2º Bach Ciencias de la Tierra y medioambientales

Prof. Carlos Hidalgo Gutiérrez Departamento de Biología y Geología Septiembre de 2012

Ciencias de la Tierra y medioambientales

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CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES ÍNDICE BLOQUE I: INTRODUCCIÓN 1. LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE: La Tierra como un gran sistema: La interacción entre los subsistemas. Concepto de medio ambiente. Conceptos básicos: Sistema, atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera. 2. LA RELACIÓN ENTRE LA HUMANIDAD Y LA NATURALEZA 2.1. LOS RECURSOS NATURALES. Concepto. Tipos de recursos: Renovables, no renovables y potencialmente renovables. 2.2. LOS RIESGOS NATURALES. Concepto. Tipos, factores y prevención de riesgos. Riesgos inducidos. 2.3. LOS IMPACTOS AMBIENTALES. Concepto de impacto. Tipos de impactos. Evaluación de impacto ambiental (EIA): Concepto y objetivos. 2.4. LA GESTIÓN DEL PLANETA: Modelos de desarrollo, sostenibilidad, ordenación del territorio. Conceptos básicos: Peligrosidad, exposición, vulnerabilidad, prevención, predicción y medidas correctoras de los riesgos, desarrollo incontrolado, desarrollo conservacionista, desarrollo sostenible, espacio natural, mapas de riesgos. BLOQUE II: LA ATMÓSFERA 1. LA ATMÓSFERA: Concepto, composición y estructura. Conceptos básicos: Homosfera, heterosfera, troposfera, tropopausa, estratosfera, ozonosfera, estratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, ionosfera, exosfera. 2. FUNCIÓN PROTECTORA Y REGULADORA DE LA ATMÓSFERA. Efecto protector de la ionosfera y de la ozonosfera. El efecto invernadero. Conceptos básicos: Tipos de radiaciones solares, formación del ozono, albedo, gases de efecto invernadero. 3. RECURSOS ENERGÉTICOS RELACIONADOS CON LA ATMÓSFERA. Energía solar, energía eólica, ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Conceptos básicos: Energía solar fotovoltaica, energía térmica solar, parques eólicos.

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4. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: Los contaminantes atmosféricos más frecuentes. Efectos de los contaminantes atmosféricos: Alteración de la capa de ozono, lluvia ácida y aumento del efecto invernadero. El cambio climático global. Medidas de prevención para reducir la contaminación atmosférica. Conceptos básicos: Contaminante primario, contaminante secundario, islas de calor, smog, inversión térmica. BLOQUE III: LA HIDROSFERA 1. LA HIDROSFERA: Concepto. Distribución del agua en la Tierra. El ciclo del agua. Balance hídrico general. Conceptos básicos: Compartimentos de la hidrosfera, evapotranspiración, infiltración, porosidad, permeabilidad.

precipitación,

escorrentía,

2. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA: Las aguas superficiales: embalses y trasvases. Las aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. Usos y consumo del agua. Conceptos básicos: Cuenca hidrográfica, red de drenaje, divisoria de aguas, escorrentía superficial, acuífero, nivel freático, manantial, pozos, uso consuntivo y no consuntivo. 3. IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA: Contaminación de las aguas marinas y continentales. Eutrofización. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. Medidas preventivas de la contaminación de las aguas. Conceptos básicos: Tipos de contaminantes (biológicos, químicos, físicos, biodegradables y no biodegradables). BLOQUE IV: LA BIOSFERA 1. EL ECOSISTEMA. Concepto de ecosistema. Biotopo y biocenosis. Factores abióticos y bióticos. Biodiversidad. Conceptos básicos: Biosfera, bioma, interacción, comunidad, población, hábitat, factores abióticos (luz, temperatura, humedad, pH) factores bióticos (relaciones intra- e inter- específicas). 2. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Elementos biolimitantes. Ciclos biogeoquímicos: del carbono, del nitrógeno, del fósforo. Conceptos básicos: materia inorgánica, materia orgánica, productores, consumidores, descomponedores, dióxido de carbono, carbonatos, combustibles fósiles, nitrógeno atmosférico, amoniaco, nitritos, nitratos, nitrificación, desnitrificación, fosfatos.

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3. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Estructura trófica de los ecosistemas: cadenas y redes tróficas. Flujos de energía entre niveles tróficos. Pirámides tróficas. Conceptos básicos: Energía solar, energía química, autótrofos o productores, heterótrofos o consumidores (primarios, secundarios, terciarios), descomponedores, eficiencia ecológica, regla del 10%. 4. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria. Productividad. Tiempo de renovación. Conceptos básicos: Producción primaria bruta, respiración, producción primaria neta, productividad, tasa de renovación. 5. DINÁMICA DEL ECOSISTEMA: 5.1. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Límites de tolerancia y factores limitantes. Dinámica de poblaciones. Relaciones interespecíficas. 5.2. SUCESIÓN DE LOS ECOSISTEMAS: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax. Conceptos básicos: Especies "estenoicas" y "eurioicas", estrategas de la “r” y estrategas de la “K”, mortalidad, natalidad, migración, densidad de población, capacidad portadora o de carga, competencia, comensalismo, mutualismo, simbiosis, parasitismo, depredación, regresión, curvas de crecimiento poblacional. 6. RECURSOS DE LA BIOSFERA 6.1. RECURSOS ALIMENTARIOS: Agricultura, ganadería y pesca. Conceptos básicos: Distribución de los recursos en el planeta, el hambre en el mundo, la revolución verde, principales cultivos, agricultura intensiva, agricultura tradicional, agricultura ecológica, fertilizantes, plaguicidas, ganadería extensiva, ganadería intensiva, explotación pesquera, acuicultura. 6.2. RECURSOS FORESTALES: Aprovechamiento de los bosques. Gestión de los recursos forestales. Conceptos básicos: Importancia ecológica de los bosques, importancia económica de los bosques, explotación racional, reforestación. 6.3. RECURSOS ENERGÉTICOS: Biomasa. Conceptos básicos: Combustión directa, biocarburantes. 7. IMPACTOS SOBRE LA BIOSFERA: Causas de la pérdida de Biodiversidad: deforestación, contaminación, sobreexplotación pesquera. Medidas para conservar la Biodiversidad.

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Conceptos básicos: Incendios, talas, ganadería abusiva, cambios de uso del suelo, contaminación por plaguicidas, herbicidas, educación medioambiental, protección de espacios naturales. BLOQUE V: LA GEOSFERA 1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS. Modelo geoquímico y modelo dinámico. Dinámica de placas. Conceptos básicos: Corteza terrestre (corteza continental, corteza oceánica), manto, núcleo, litosfera, astenosfera, placa litosférica, expansión oceánica, corrientes de convección, dorsales, fallas transformantes, zona de subducción, puntos calientes, orógenos. 2. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 2.1. ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Origen y transmisión. Deformación de las rocas. Deformación frágil: Las fallas. Conceptos básicos: Gradiente geotérmico, falla normal, falla inversa, falla de desgarre. 2.2. SISMICIDAD: Origen de los terremotos. Tipos de ondas sísmicas. Magnitud e intensidad de un terremoto. Distribución de terremotos según la Tectónica de Placas. Riesgo sísmico y planificación. Áreas de riesgo símico en España. Conceptos básicos: Ondas sísmicas, ondas sísmicas internas, ondas sísmicas superficiales, hipocentro (foco), epicentro, sismograma, tsunami. 2.3. VULCANISMO. Magmas ácidos y básicos. Tipos de erupciones. Distribución de áreas volcánicas según la Tectónica de Placas. Riesgo volcánico y planificación. Áreas de riesgo volcánico en España. Conceptos básicos: Magma, viscosidad de un magma, volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico, cámara magmática). 3. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 3.1. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS. Meteorización y tipos. Erosión, transporte y sedimentación en la zona templada. Principales agentes. Conceptos básicos: Crioclastia o gelifracción, termoclastia, bioclastia, hidrólisis, carbonatación, disolución, oxidación, hidratación, agentes geológicos externos (agua, hielo, viento, seres vivos), modalidades de transporte de partículas (suspensión, saltación, reptación, rodamiento, disolución), procesos de sedimentación (decantación, precipitación). 3.2. SISTEMAS DE LADERA Y SUS RIESGOS. Desprendimientos, deslizamientos y coladas de barro. Riesgos ligados a la inestabilidad de laderas. Predicción y prevención. Conceptos básicos: Lavado, arroyada, reptación, solifluxión, carcavamiento (cárcavas o bad-lands), avalancha, caída de rocas, canchal, drenajes, muro de contención, anclajes.

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3.3. SISTEMA FLUVIAL Y SUS RIESGOS. Perfil de equilibrio. Terrazas fluviales. Nivel de base de un río. Deltas y estuarios. Riesgos ligados a los sistemas fluviales: inundaciones. Predicción y prevención. Conceptos básicos: Meandro, torrente, cuenca de recepción, canal de desagüe, cono de deyección, caudal, hidrograma, curso alto, curso medio, curso bajo, llanura de inundación. 3.4. SISTEMA LITORAL Y SUS RIESGOS. Tipos de costas. Agentes físicos que actúan sobre el litoral. Morfología costera: formas de erosión y formas de acumulación. Riesgos asociados al sistema litoral: tempestades, destrucción de playas, retroceso de acantilados. Impactos derivados de la acción antrópica. Conceptos básicos: Zona litoral, olas, mareas, corrientes de deriva litoral, cambios del nivel del mar, costa de inmersión, costa de emersión, acantilados, plataformas de abrasión, playas, flechas, barras, cordones litorales, tómbolos, albuferas, marismas. 3.5. EL SUELO. Composición. Procesos edáficos. Factores que intervienen en la formación del suelo. Perfil de un suelo. Importancia de los suelos. Degradación y contaminación de los suelos. Erosión de los suelos: desertización. Medidas correctoras de la erosión del suelo. Conceptos básicos: Porosidad y permeabilidad del suelo, fases del suelo (sólida, líquida, gaseosa), horizonte edáfico, roca madre, principales contaminantes de los suelos (metales, lluvia ácida, compuestos orgánicos, salinización), erosividad, erosionabilidad. 4. RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SUS RESERVAS. Recursos minerales. Recurso y reserva. Recursos energéticos: petróleo, carbón, gas natural. Energía geotérmica. Energía nuclear: origen, tipos y explotación. Impacto de la minería sobre el medio físico, biológico y social. Contaminación térmica y radiactiva. Impactos derivados de la extracción, transporte, tratamiento del combustible fósil y utilización. Conceptos básicos: Ganga, mena, carbonización, turba, hulla, lignito, antracita, migración del petróleo, roca madre, roca almacén, trampa petrolífera, radiactividad, radiactividad natural, fisión nuclear, fusión nuclear, manantiales termales, géiseres.

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BLOQUE I: INTRODUCCIÓN 1. LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE: La Tierra como un gran sistema: La interacción entre los subsistemas. Concepto de medio ambiente. Conceptos básicos: Sistema, atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera. 2. LA RELACIÓN ENTRE LA HUMANIDAD Y LA NATURALEZA 2.1. LOS RECURSOS NATURALES. Concepto. Tipos de recursos: Renovables, no renovables y potencialmente renovables. 2.2. LOS RIESGOS NATURALES. Concepto. Tipos, factores y prevención de riesgos. Riesgos inducidos. 2.3. LOS IMPACTOS AMBIENTALES. Concepto de impacto. Tipos de impactos. Evaluación de impacto ambiental (EIA): Concepto y objetivos. 2.4. LA GESTIÓN DEL PLANETA: Modelos de desarrollo, sostenibilidad, ordenación del territorio. Conceptos básicos: Peligrosidad, exposición, vulnerabilidad, prevención, predicción y medidas correctoras de los riesgos, desarrollo incontrolado, desarrollo conservacionista, desarrollo sostenible, espacio natural, mapas de riesgos.

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1. LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE: La Tierra como un gran sistema: La interacción entre los subsistemas. Concepto de medio ambiente. Conceptos básicos: Sistema, atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera. 1.1. LA TIERRA COMO UN GRAN SISTEMA: LA INTERACCIÓN ENTRE LOS SUBSISTEMAS La Tierra es un gran sistema con varios subsistemas en constante interacción (atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera) y a su vez subdivididos y relacionados entre sí: un cambio en una parte puede producir cambios en otra o en todas las demás, que a veces son imposibles de predecir. A pesar de que, en gran medida, los sistemas y los procesos ecológicos puedan ser identificados, para hacerlo, debemos pensar en nuestro medio ambiente como un conjunto y, desde un punto de vista práctico, dividirlo en unidades funcionales de un modo sistemático. Para llevar a la práctica un enfoque global, utilizaremos la Teoría de sistemas dinámicos o Dinámica de sistemas, que se basa en observar y analizar las relaciones e interacciones existentes entre las partes del objeto de estudio modelándolo en función de ellas. La teoría de sistemas contempla al sistema Tierra desde un enfoque holístico o sintético que considera al sistema como una entidad real con propiedades intrínsecas que no pueden deducirse de los elementos abióticos y bióticos que lo forman, se concibe al todo como más que la suma de sus partes. En contraposición existe el enfoque reduccionista o analítico que se enfrenta a los fenómenos completos estudiándolos independientemente y considerando al todo como la mera suma de sus partes. Un sistema es un conjunto de partes que integran un todo y que interaccionan entre sí. Al analizarlo, no nos interesan los detalles de las partes sino las relaciones existentes entre ellos, a partir de las cuales, obtendremos su funcionamiento global. Si estos componentes no se integran en una unidad, no tendría sentido. Sistemas abiertos, cerrados y aislados. 

 

Abiertos. Se producen entradas y salidas de materia y energía. Por ejemplo, en una ciudad, entra y sale energía; entra materia y salen desechos y productos manufacturados. Otros ejemplos son: un río, un bosque... Cerrados. En ellos no existen intercambios de materia pero sí de energía. Por ejemplo, una charca, el ciclo del agua, los ciclos biogeoquímicos... Aislados. No existe intercambio de materia ni de energía. No hay ningún sistema aislado pero se suelen modelar porque es más fácil su manejo matemático. Ejemplo, el Sistema solar y sus planetas.

La Tierra es un sistema abierto que recibe un flujo continuo de energía procedente del sol (luz visible en su mayoría), que a su vez emite por reflexión en forma de calor (radiación infrarroja, de mayor longitud de onda). 9

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Relaciones causales. Son diagramas que representan mediante flechas las conexiones causa-efecto establecidas entre dos o más variables. Nos permitirá conocer la estructura que determina el comportamiento de un sistema dinámico concreto. 1. Relaciones simples. Una relación simple presenta la influencia directa de una variable sobre otra. Pueden ser de tres tipos: a) Directas o positivas. El incremento o disminución de A supone un incremento o disminución respectivamente de B. Se representan mediante un signo (+)

Pérdida de vegetación

Degradación del suelo

+

b) Inversas o negativas. El incremento de A supone la disminución de B o viceversa. Se representan con un signo (—).

Infiltración

-

Inundaciones

c) Encadenadas. En ellas el número de variables es mayor de dos, y se pueden leer de forma independiente, dos a dos. "Cuando A aumenta, B disminuye; cuando B aumenta, C aumenta". Se pueden simplificar y reducirlas a una sola relación contando el número de relaciones negativas existentes. Si es par, la relación resultante es positiva. Si es impar, la relación será negativa.

Bosques

-

Erosión

-

Suelo

+

Agricultura

2. Relaciones complejas. Son aquellas acciones en que una variable influye sobre otra u otras que, a su vez, influyen sobre la primera. El resultado es el establecimiento de un conjunto de relaciones causales encadenadas en círculo cerrado (como la pescadilla que se muerde la cola), que recibe el nombre de bucle de retroalimentación o realimentación feed-back.

a) Realimentación positiva. Se produce cuando la variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce un cambio de otra u otras variables en el mismo sentido y éstas, a su vez, influyen de la misma manera sobre la primera. Tiene una acción de refuerzo del proceso inicial separándose cada vez más del punto de partida. Se indica con un signo (+) rodeado de un círculo, situado en el centro de la relación. Se trata de un crecimiento descontrolado. Por ejemplo, el acople de un micrófono y el altavoz correspondiente. Las realimentaciones positivas se establecen en las cadenas cerradas que tienen un número par de relaciones negativas. 10

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Este tipo de bucle es el que hace crecer una población; ésta, podrá crecer de forma exponencial y de forma descontrolada si el medio se lo permite. Por ejemplo, el crecimiento de una población bacteriana. El feed-back positivo conduce a un reforzamiento del proceso inicial de forma que se aleja poco a poco de su estado inicial, se llama también "de refuerzo". b) Realimentación negativa. Se produce cuando la variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) origina un cambio de otra u otras variables en el mismo sentido y éstas, a su vez, influyen sobre la primera en sentido opuesto (disminución o aumento, respectivamente). Su denominación se debe a que, globalmente, la respuesta es negativa con relación al estímulo inicial, es decir, el exceso de un factor produce una inhibición y el defecto una excitación. Un ejemplo típico es el de un sistema de calefacción controlado por un termostato: si la temperatura baja, se enciende la calefacción; y, si la temperatura es alta, se apaga. Los bucles de retroalimentación negativa tienen una acción reguladora y estabilizan los sistemas que los poseen, los cuales reciben el nombre de sistemas homeostáticos. Se dan en las relaciones simples encadenadas cerradas en que su número de relaciones negativas es impar. Se indica con un signo (—) dentro de un círculo situado en el centro de la relación. Este tipo de bucle interviene en controles naturales y artificiales. Por ejemplo: ABS, dirección asistida, piloto automático, etc.

Producción

Recursos

Consumo

-

Impactos

+

Residuos

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EJEMPLO DE INTERACCIÓN ENTRE SUBSISTEMAS EN EL CLIMA TERRESTRE

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LAS GRANDES CAPAS TERRESTRES: ATMÓSFERA, HIDROSFERA, BIOSFERA Y GEOSFERA

Atmósfera: La Tierra está rodeada de una capa gaseosa denominada atmósfera, es delgada y tenue y proporciona el aire que respiramos, nos protege del intenso calor solar y de las peligrosas radiaciones ultravioletas. Los intercambios de energía que se producen de manera continua entre la atmósfera y la superficie de la Tierra y entre la atmósfera y el espacio, producen los efectos que denominamos clima. Hidrosfera: Masa de agua dinámica que está en movimiento continuo, evaporándose de los océanos a la atmósfera, precipitándose sobre la tierra y volviendo de nuevo al océano por medio de los ríos. El océano global es el rasgo más destacado de la hidrosfera que cubre el 71% de la superficie terrestre. La hidrosfera incluye también el agua dulce que se encuentra en los torrentes, lagos y glaciares que además de ser fundamental para la vida son responsables de esculpir y crear muchos de los variados paisajes de nuestro planeta. Biosfera: Incluye toda la vida en la tierra. Se trata de una capa discontinua concentrada cerca de la superficie en una zona que se extiende desde el suelo oceánico hasta varios kilómetros de la atmósfera. Los seres vivos dependen del medio físico para los procesos básicos de la vida. Geosfera: Debajo de la atmósfera y los océanos se encuentra la geosfera. Comprende toda la superficie terrestre abarcando continentes y los fondos oceánicos y se extiende hasta el centro del planeta. Está formada por rocas y minerales. 12

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INTERACCIÓN ENTRE LAS CAPAS: LA TIERRA COMO UN GRAN SISTEMA

Nuestro planeta es un cuerpo dinámico con muchas partes o esferas separadas pero interactuantes. La hidrosfera, la atmósfera, la biosfera, la geosfera y todos sus componentes pueden estudiarse por separado. Sin embargo, las partes no están aisladas. Cada una se relaciona de alguna manera con las otras para producir un todo complejo y continuamente interactuante que denominamos “sistema Tierra”.  La atmósfera en el sistema Tierra: Una de las principales funciones de la atmósfera es modular la energía procedente del sol y regular la temperatura del planeta. La superficie de la Tierra se calentaría en exceso si no fuera porque alrededor del 30% de la energía solar es reflejada por la atmósfera (efecto albedo). Por otro lado, la circulación general atmosférica contribuye a distribuir la energía incidente desde las zonas ecuatoriales, más calentadas, hacia las zonas de latitudes más altas: es el origen de los fenómenos climáticos. Respecto a la hidrosfera, las olas, las corrientes marinas y la distribución planetaria de las precipitaciones son también consecuencia directa de la dinámica atmosférica. Respecto a la geosfera, la atmósfera ejerce una acción directa sobre las rocas mediante la meteorización y los fenómenos meteorológicos (lluvias, nieve...) son responsables del modelado del relieve. Las erupciones volcánicas liberan gases que modifican localmente la composición atmosférica. Respecto a la biosfera, la influencia de la atmósfera es decisiva: las radiaciones nocivas (ultravioleta) se filtran, la temperatura terrestre es moderada y la presencia de agua líquida es posible. Las relaciones entre biosfera y atmósfera son tan importantes que la composición química atmosférica sería muy distinta si el planeta estuviese muerto, es decir, la biosfera regula la composición de la atmósfera actual. Hay que resaltar que la concentración de los distintos gases atmosféricos tiene una influencia considerable en el balance térmico del conjunto de la Tierra.  La hidrosfera en el sistema Tierra: Para el conjunto del planeta la hidrosfera, junto con la atmósfera tienen un papel esencial en la regulación térmica, gracias al elevado calor específico del agua (amortigua las variaciones bruscas de temperatura), a las corrientes marinas (redistribuyen el agua caliente hacia zonas frías) y a la reflexión de las radiaciones solares por las masas de hielo glaciar (albedo). Respecto a la geosfera, el agua que circula por la superficie terrestre modela el relieve: disuelve o disgrega muchos minerales, arrastra materiales sueltos, los transporta y los sedimenta. Los volcanes calientan el agua subterránea próxima a las cámaras magmáticas. Respecto a la biosfera, el agua es fundamental, puesto que forma parte de los seres vivos en una alta proporción, les aporta diversos hábitats (ríos, humedales, mares...) y mantiene la temperatura global en los márgenes adecuados para el desarrollo biológico.  La geosfera en el sistema Tierra: La dinámica interna de la geosfera repercute en la superficie terrestre (creación de cordilleras, fenómenos tectónicos, etc.) y tiene efectos sobre los otros subsistemas. Respecto a la Biosfera, es fundamental en la formación de los suelos, sustrato donde se asienta la vida, y en el aporte de sales minerales necesarios para el desarrollo vegetal. Los ciclos biogeoquímicos, finalmente, representan un buen ejemplo de la interrelación entre todos los subsistemas terrestres: elementos como el carbono, el nitrógeno y el fósforo circulan entre el agua, los organismos, el aire o las rocas formando parte de moléculas que permanecen estables durante cierto tiempo en cada lugar. 13

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ESQUEMA GENERAL DE INTERACCIONES ENTRE LOS SUBSISTEMAS TERRESTRES

1.2. CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE Existen múltiples y diversas definiciones de medio ambiente. La que nosotros tomaremos como referencia es la establecida en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente, celebrada en Estocolmo en 1972: “el medio ambiente es el conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de 14

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causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas”. Es decir, podemos considerar medio ambiente a todo lo que condiciona el comportamiento de los seres vivos.

2. LA RELACIÓN ENTRE LA HUMANIDAD Y LA NATURALEZA Conceptos básicos: Peligrosidad, exposición, vulnerabilidad, prevención, predicción y medidas correctoras de los riesgos, desarrollo incontrolado, desarrollo conservacionista, desarrollo sostenible, espacio natural, mapas de riesgos. 2.1. LOS RECURSOS NATURALES. Concepto. Tipos de recursos: Renovables, no renovables y potencialmente renovables. Los recursos naturales son el conjunto de elementos disponibles en la Tierra para satisfacer una necesidad física, fisiológica, socioeconómica o cultural. Por definición, deben ser accesibles. Los recursos naturales son el capital de la Tierra y nos proporcionan alimentos, energía y materias primas. Un recurso es tal si existe la posibilidad de aprovecharlo; de lo contrario, no lo es. Así, la capacidad de producir electricidad en un río no constituye un recurso si técnicamente no se puede instalar una presa en un determinado lugar de la cuenca. Los recursos naturales nos proporcionan energía, alimentos y materias primas, y son extraídos solo de aquellas zonas de la Tierra que nos resultan accesibles (litosfera, hidrosfera y atmósfera). Hay que indicar que solamente una pequeña parte de los recursos es utilizada por el hombre. Esta parte es lo que denominamos reserva. Las reservas son por tanto aquellos recursos que pueden ser explotados mediante el uso de la tecnología actual obteniendo un beneficio económico y cuya localización y cantidad se conocen detalladamente. Así se habla de reservas de petróleo, de carbón... La diferencia estriba en que recurso es un concepto medioambiental y reserva es un concepto económico pues está relacionado con la rentabilidad de su explotación. Una cierta concentración natural puede ser considerada como recurso o como reserva dependiendo de factores socioeconómicos como cambios en el consumo, aparición de nuevos productos, innovaciones tecnológicas, estrategias políticas... 

TIPOS DE RECURSOS: RENOVABLES, NO RENOVABLES Y POTENCIALMENTE RENOVABLES.

a) Renovables. Son aquellos recursos que una vez extraídos y utilizados se pueden regenerar ya que suelen formar parte de un flujo natural por lo que puede decirse que son inagotables. Son recursos renovables los productos forestales, los alimentos, la energía solar, el agua,... b) No renovables. Son aquellos que se están explotando a un ritmo superior al de su formación y por tanto, una vez agotados por completo, desaparecen para siempre. Son todos aquellos que se obtienen a partir de yacimientos o lugares donde se formaron a lo largo de millones de años. Se trata pues de recursos limitados 15

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que se van agotando progresivamente, tal es el caso de materias primas minerales o de los combustibles fósiles. c) Potencialmente renovables. Son aquellos cuya existencia futura está condicionada a su reposición. Cada vez es más complicado y costoso potabilizar agua debido a la cantidad de contaminantes presentes en los ambientes acuáticos superficiales y subterráneos de donde se extrae. La tala indiscriminada de bosques también se produce a mayor velocidad que la de reproducción o recuperación de los árboles que lo componen así como el suelo. Es por ello que estos recursos aún siendo renovables, el hombre puede convertirlos en no renovables.

2.2. LOS RIESGOS NATURALES. Concepto. Tipos, factores y prevención de riesgos. Riesgos inducidos. Los riesgos naturales se definen como la probabilidad de perder vidas humanas, propiedades o capacidad productiva debido a algún tipo de fenómeno natural. 

TIPOS DE RIESGOS NATURALES

 Biológicos. Son las enfermedades (peste negra, SIDA, malaria,...) causadas por todo tipo de microorganismos (bacterias, virus), parásitos, pólenes o animales (avispas, escorpiones, plagas de insectos...).  Químicos. Resultan de la acción de productos químicos contenidos en comidas, aire, agua o suelo.  Físicos. Como las radiaciones ionizantes, el ruido y los incendios.  Climáticos. Tornados, ciclones, gota fría, rayos, tormentas, granizo, sequía, olas de calor...  Geológicos. Originados por procesos geológicos internos y externos. En ellos intervienen la hidrosfera y la geosfera y todos, salvo los de origen interno, dependen en mayor o menor grado del clima.  Cósmicos. Son los procedentes del espacio, como la caída de meteoritos o las variaciones en la radiación solar incidente, entre otros. 

FACTORES DE RIESGO

Los factores que hay que tener en cuenta a la hora de estudiar un riesgo son tres: peligrosidad, exposición y vulnerabilidad. 1. Peligrosidad (P): La peligrosidad es la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno cuya intensidad o severidad lo hacen potencialmente perjudicial en un determinado tiempo y espacio. Según la definición, este factor depende del propio evento, y para calcularlo hay que seguir tres pasos: a) Distribución geográfica. Hay que localizar las zonas históricamente castigadas y delimitar su radio de acción ya que el área afectada por ellos resulta muy variable (por ejemplo, la de los volcanes es pequeña en comparación con la de los terremotos) y su extensión suele incrementar los daños. b) Tiempo de retorno. Es la periodicidad o frecuencia con la que un riesgo se repite. Se calcula recurriendo a datos referidos al pasado (1/100 significa que un evento se repite una vez cada cien años).

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c) Magnitud. Es el grado de peligrosidad según la intensidad a partir del registro histórico. Por ejemplo, en España podrían establecerse cuatro grados de peligrosidad de los terremotos según su intensidad en la escala de Mercalli. En ocasiones se habla de grado máximo de peligrosidad, que registra la magnitud del máximo suceso histórico ocurrido en la zona, y de grado medio, que corresponde al suceso cuya magnitud tiene una mayor probabilidad de presentarse. El factor peligrosidad es de suma importancia para elaborar mapas de peligrosidad, cuya finalidad es la reducción de los daños, ya que pocas veces podemos aminorar la peligrosidad potencial del evento en sí; no podemos rebajar la magnitud de un terremoto ni la intensidad de una "gota fría", ni evitar que éstos ocurran.

2. Exposición (E). La exposición es el número total de personas o bienes sometidos a un determinado riesgo. Éste factor es de gran importancia y las situaciones que lo determinan (superpoblación y hacinamiento en las grandes ciudades) incrementan más el riesgo que la peligrosidad del evento en sí. En función de las valoraciones realizadas, la exposición se puede cuantificar de dos formas:  

Social. Se tiene en cuenta la población implicada o el número de víctimas potenciales. Económica. Se evalúa el total de bienes expuestos valorados en euros/año.

Las medidas encaminadas a disminuir este factor plantean restricciones en los usos del suelo en las áreas donde exista el factor peligrosidad, lo que implica la ordenación del territorio, que determina las zonas de riesgo, limitando su ocupación. Esta medida resulta muchas veces de imposible aplicación ya que la población tiende a ocupar los espacios afectados (las vegas o las zonas propensas al vulcanismo son muy apetecidas como lugares de asentamiento por la humanidad debido a la fertilidad de sus suelos). También se puede reducir la exposición a partir del diseño de estrategias de emergencia, como son la protección civil y la instalación de sistemas de vigilancia, control y alerta. 3. Vulnerabilidad (V). La vulnerabilidad representa el tanto por ciento (o por uno) respecto del total expuesto de víctimas mortales o de pérdidas materiales provocadas por un determinado evento. Existen medidas destinadas a reducir este factor, como son: - El diseño y la utilización de materiales de construcción adecuados a cada tipo de riesgo como la cimentación apropiada o la construcción sobre pilares en el caso de inundaciones. - La edificación sismorresistente en zonas de riesgo sísmico. - La instalación de pararrayos para evitar la caída de los rayos. - La utilización de vacunas para prevenir determinadas enfermedades. Se considera riesgo (R) al resultado de multiplicar la probabilidad de ocurrencia (peligrosidad) de un desastre (P) por la exposición (E) en número total de población o bienes expuestos (por evento o año) y por la vulnerabilidad (V) número total de víctimas o pérdidas materiales en tanto por ciento o por uno:

R=P*E*V Aunque para muchos autores la peligrosidad es sinónimo de riesgo, en esta fórmula queda patente la diferencia de los términos: así, una zona que posee un índice de peligrosidad sísmica muy elevado (se 17

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producen terremotos de elevadas frecuencia y magnitud) pero que está prácticamente deshabitada (baja exposición) o que, pese a estar altamente poblada, posee las construcciones antisísmicas adecuadas (baja vulnerabilidad), presenta un menor riesgo sísmico que otra superpoblada (elevada exposición) o sin las viviendas ni las medidas preventivas adecuadas (alta vulnerabilidad) aunque la peligrosidad allí sea menor (seísmos de menor frecuencia y magnitud). De la anterior ecuación se desprende que cuando cualquiera de los factores de riesgo es igual a 0 el riesgo en sí mismo no existe como tal.

 PLANIFICACIÓN DE RIESGOS La planificación tiene por objeto la elaboración de medidas destinadas a hacer frente a todo tipo de riesgos. Estas medidas se basan fundamentalmente en la predicción y la prevención de los mismos. - Predicción. Es anunciar con anticipación, tiene como objetivo indicar con anticipación, dónde, cuándo y con qué intensidad va a producirse un fenómeno. Tiene por tanto tres componentes: espacial (dónde va a ocurrir), otra temporal (cuándo va a ocurrir) y la tercera consiste en prever su intensidad. - Prevención. Es prepararse con anticipación. Consiste en aplicar una serie de medidas encaminadas a disminuir o evitar los daños derivados. Estas medidas pueden ser: a) Estructurales: adaptar las construcciones para minimizar los riesgos. b) De ordenación del territorio. Consiste en la elaboración de mapas de riesgo que determinarán la mejor ubicación de las futuras construcciones.

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c) De protección civil. Se trata de aplicar medidas tanto estructurales (construcción de vías de comunicación, refugios...) como no estructurales (encaminadas a preparar y alertar a la población sobre la organización de las medidas de evacuación). - Medidas correctoras. Tienen como finalidad evitar, en lo posible, las catástrofes naturales. Las medidas que se han de tomar consisten en elaborar mapas de riesgo, que faciliten una ordenación del territorio adecuada, y la realización de estructuras correctoras (corrección de torrentes, diques de contención de lava...). Los mapas de riesgo son representaciones cartográficas encaminadas a detectar zonas de riesgo con el fin de establecer medidas preventivas, como las de protección civil, y medidas correctoras, que eviten en lo posible catástrofes originadas por ellos permitiendo una adecuada planificación del territorio. Hay tres tipos: - Mapas de peligrosidad. Para elaborarlos se siguen los tres pasos indicados al estudiar este factor. - Mapas de exposición. Resultan de gran utilidad ya que la superpoblación incrementa el riesgo. Se pueden elaborar tomando como referencia la densidad de población y el coeficiente de proximidad. - Mapas de vulnerabilidad. Reflejan las pérdidas (sociales o económicas) mediante un índice de coste geológico.

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MAPA DE RIESGO DE INCENDIOS FORESTALES EN ESPAÑA



Riesgos inducidos

Son riesgos naturales que potencian sus daños al actuar sobre infraestructuras u otras intervenciones humanas en el entorno y aumentar la vulnerabilidad de las poblaciones. Ejemplos son las edificaciones en cuencas fluviales o en zonas con probabilidad de desprendimientos del terreno, o al instalar industrias potencialmente peligrosas en zonas de riesgo sísmico o volcánico.

2.3. LOS IMPACTOS AMBIENTALES. Concepto de impacto. Tipos de impactos. Evaluación de impacto ambiental (EIA): Concepto y objetivos. Se define como toda alteración del entorno provocada por la acción del hombre. Esta definición implica efectos tanto positivos (restauración de un paisaje o de un ecosistema alterados) como negativos (degradación de los suelos, deforestación, contaminación...). Los impactos no se refieren sólo al entorno natural sino también al social, cultural y económico. Así mismo, incluye la aplicación de medidas correctoras que tenderían a evitar o reducir el impacto. Si estas medidas no se aplican, la diferencia entre el entorno inicial y el nuevo, que obtenemos tras nuestra acción, será mayor. Su aplicación está siempre en función del nivel de desarrollo y de la conciencia ecológica de cada país.

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Al hablar de impacto ambiental tenemos que introducir el concepto de espacio natural que se define como el medio ambiente no alterado por el ser humano. Este espacio sufre constantes cambios desde la formación de la Tierra; cambios en general lentos pero intensos y cualitativos. 

TIPOS DE IMPACTOS

1. Según la variación de la calidad ambiental. a) Impacto positivo. Es aquel que implica una alteración favorable en el medio o en alguno de sus componentes; por ejemplo, la mejora de la calidad de aire a causa de procesos de reforestación, la mejora de la calidad del agua por el saneamiento de cursos hídricos contaminados... b) Impacto negativo. Su efecto se traduce en una alteración desfavorable en el medio o en alguno de sus componentes; por ejemplo, el empeoramiento de la calidad de la atmósfera por la emisión de contaminantes de chimeneas de industrias, el empeoramiento de la calidad del suelo por sobreexplotación agrícola...

2-

Según su alcance

espacial. a) Impactos locales. Son aquéllos en los que el impacto involucra sólo las zonas próximas al origen del mismo (molestias ocasionadas por el ruido, contaminación atmosférica local por emisión de contaminantes...) b) Impactos regionales. Son aquellos cuyos efectos se extienden a una región determinada más allá del ámbito local (accidentes nucleares, contaminación de cursos hídricos...) c) Impactos globales. Son aquéllos cuyos efectos se extienden a todo el globo (efecto invernadero, disminución de ozono atmosférico, disminución de la biodiversidad...) 3. Por la necesidad de aplicación de medidas correctoras. a) Impacto crítico. Aquel cuya magnitud es superior al umbral aceptable. Con él se produce una pérdida permanente de la calidad de las condiciones ambientales sin posible recuperación, incluso con la adopción de medidas correctoras o protectoras; se trata, pues, de un impacto irrecuperable. Ej. La explotación de una cantera en una zona donde hay varias parejas de águila imperial. 21

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b) Impacto severo. Efecto en el que la recuperación de las condiciones del medio exige la adecuación de medidas correctoras o protectoras y en el que, aun así, aquella recuperación precisa de un periodo de tiempo amplio. Sólo los impactos recuperables hacen posible la introducción de medidas correctoras. Ej. el vertido de aguas residuales a un río. c) Impacto moderado. Efecto cuya recuperación no precisa prácticas correctoras o protectoras intensivas y en el que el retorno al estado inicial del medio ambiente no requiere un largo espacio de tiempo. Ej. La instalación de una pequeña planta industrial.



LA EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA): CONCEPTO Y OBJETIVOS

Un impacto ambiental es el conjunto de cambios producidos por la acción humana en el ambiente natural, socio-económico, cultural y/o estético. Todo proyecto, antes de materializarse, es susceptible de ser sometido a un análisis que permita evaluar el impacto de los cambios referidos. La evaluación de impacto ambiental es un proceso jurídico-administrativo que pretende estimar los efectos que un determinado proyecto, obra o actividad puede ejercer sobre el medio ambiente. A partir del mismo, y tras la participación pública, un órgano ambiental oficial podrá emitir el dictamen final o Declaración de Impacto Ambiental (D.I.A.) en el que se permita o impida llevar a cabo dicho proyecto. Los objetivos de un informe de impacto ambiental son, en términos generales:

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Identificar los objetivos del proyecto, la preocupación del público y los impactos significativos que puede producir. Describir las alternativas de localización, magnitud y demás características del proyecto. Describir la naturaleza, duración y significación de los impactos. Identificar las medidas de mitigación para los efectos negativos. Identificar los efectos positivos del proyecto. Evaluar las diferentes alternativas. Elegir la alternativa de menor impacto ambiental negativo. Monitorear la marcha del proyecto.

2.4. LA GESTIÓN DEL PLANETA: Modelos de desarrollo, sostenibilidad, ordenación del territorio. Desde hace algunas décadas, la humanidad es consciente de las graves alteraciones provocadas en el medio ambiente por ella misma así como las grandes diferencias, económicas y sociales, que hay entre los distintos países. Esto ha llevado a la creación de foros internacionales donde se analizan estos problemas y se buscan posibles soluciones. No se trata simplemente de acabar con las injusticias ni de proteger un paisaje bonito: el agotamiento de los recursos será realidad en un futuro no lejano si no se toman las medidas oportunas. No cabe duda de que el concepto de desarrollo es ambiguo. Para unas personas significa la posibilidad de satisfacer necesidades básicas como la alimentación, la vivienda o la salud. Para otras, supone disfrutar de “cosas”: electrodomésticos que hacen la vida más fácil, tener aparcado en el garaje uno o varios coches y

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viajar a un país exótico en vacaciones; cambiar esos electrodomésticos y esos coches en cuanto se pasan de moda... En las diversas concepciones del desarrollo, el aspecto económico del término ha tenido un peso fundamental: seguimos considerando que un país es desarrollado o, por el contrario, está en vías de desarrollo según su producto interior bruto (PIB), su renta per capita, su nivel de consumo... todo ello se mide en euros. Este patrón de lo que debe entenderse por desarrollo lo determinan unos pocos países, los ricos, que han ido convirtiendo el concepto en un sinónimo de producción y consumo ilimitado, de capacidad de gastar recursos y de acumular bienes, medido en términos de crecimiento económico continuo. No obstante, según el criterio que se aplique, se distinguen tres tipos de desarrollo: 

DESARROLLO INCONTROLADO

Ha seguido a la revolución industrial, y se basa en la idea de que la especie humana puede dominar la naturaleza y gozar sin límites de las riquezas naturales, valorando sólo el beneficio económico obtenido y sin tener en cuenta los impactos ambientales de las actividades humanas. Hoy en día, estas ideas sólo están mantenidas por personas excesivamente optimistas y con una confianza ilimitada en que el desarrollo tecnológico podrá resolver todos los problemas medioambientales generados. En realidad, y según previsiones actuales, de seguir el mismo ritmo de crecimiento que hasta ahora, el sistema Tierra se llegaría a colapsar por el agotamiento de recursos y una explosión de la contaminación ambiental. 

DESARROLLO CONSERVACIONISTA O CRECIMIENTO CERO

Parte del principio de que los recursos son limitados y su agotamiento condicionará el futuro de la humanidad, generando inestabilidad económica, social y política. La forma de reducir los problemas ambientales sería detener el desarrollo económico y el crecimiento de la población para propiciar el crecimiento cero, en el que la humanidad sólo pueda aspirar a satisfacer las necesidades básicas de toda la población. Como es de suponer, ni es fácil decirles a los países en vías de desarrollo que dejen de crecer ni a los desarrollados que dejen de gastar. Se han hecho pequeños intentos en zonas concretas, pero no ha resultado un éxito. 

DESARROLLO SOSTENIBLE El modelo de desarrollo sostenible aparece contemplado por primera vez en el llamado Informe Brundtland. «Nuestro futuro común» (Comisión Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo, 1.987) y así, la sostenibilidad se define como la capacidad que tiene la humanidad desde el punto de vista económico y social para hacer frente a las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades. Este modelo se encuentra, por tanto, a medio camino de los dos anteriores y tiende a hacer compatible la actividad 24

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económica con la conservación del medio ambiente. Por lo tanto, este modelo de desarrollo propone que:    

Las tasas de uso de los recursos renovables deben estar dentro de la capacidad de la naturaleza para regenerarlos (los recurso potencialmente renovables deben convertirse en renovables). El agotamiento de los recursos no renovables debe ser compensado por otros recursos renovables (incluso deben buscarse otros recursos renovables antes de que aquéllos se agoten). La emisión de residuos debe mantenerse por debajo de los límites de absorción local, sin que causen modificaciones globales. (Este punto lo entenderemos más adelante, pero viene a decir que quien contamine, que lo arregle y que no pase el problema al vecino). En la medida de lo posible, deberán reducirse al máximo los impactos ambientales, para disminuir la degradación ambiental, esto es, el deterioro tanto del medio natural como de los medios rurales y urbanos en los que los humanos vivimos.

Lograr la sostenibilidad es un reto realmente difícil de alcanzar, pero en vista de los problemas que se están dando en nuestro planeta y que nos afectan a todos, aunque no por igual, en los próximos años será necesario un gran esfuerzo si queremos frenar el desarrollo incontrolado que todavía practicamos todos los países. Un último aspecto a tratar dentro de la gestión de nuestro planeta es el que se conoce como ordenación del territorio. Como ya se ha visto, el modelo de desarrollo que debe seguirse no puede ser otro que el sostenible. Y esto significa, entre muchos otros aspectos, el uso adecuado de los recursos, la protección del medio ambiente, el desarrollo socioeconómico de las regiones y la utilización racional del territorio. La ordenación del territorio marca qué actividades o actuaciones pueden hacerse y cuáles no en cada lugar. En ciudades y pueblos, los ayuntamientos realizan planes urbanísticos que delimitan dónde pueden construirse viviendas y dónde instalarse industrias. También establecen dónde no. Además, como ya hemos visto, la ordenación del territorio contribuye a disminuir los riesgos.

CUADRO RESUMEN DE LOS MODELOS DE DESARROLLO

Objetivo fundamental

Desarrollo incontrolado

Desarrollo conservacionista

Desarrollo sostenible

Producir riqueza y bienes de consumo.

No aumentar la degradación ambiental.

Compatibilizar el desarrollo económico con la conservación del equilibrio ambiental.

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Carlos Hidalgo Gutiérrez Agotamiento de recursos.

Problemas que

Obtener recursos.

preocupan

Competir en el mercado.

Superpoblación.

Igual que el anterior.

Contaminación.

-Diferencias de desarrollo entre los países

Desaparición de especies y ecosistemas. Stop al desarrollo para conservar la naturaleza. Soluciones propuestas

Dificultades y críticas al modelo

Búsqueda de nuevas técnicas de explotación y nuevos recursos.

No es sostenible.

Ahorro y/o reciclaje de recursos. Detener la contaminación, reforestar, etc.

No se justifica el crecimiento cero para los países en desarrollo.

Desarrollo tecnológico y ahorro. Restauración de ciclos naturales. Responsabilidades compartidas y educación ambiental. Estudio de impacto ambiental. Conseguir transferencias de tecnología y dinero para el desarrollo. Necesidad de un consenso internacional para aplicarlo.

Agotamiento de recursos. Impactos provocados

Alteración de ciclos. Pérdida de biodiversidad.

Control de contaminación, limpieza de algunos ríos,..

Recuperación parcial de ciclos naturales. Conservación de biodiversidad.

Contaminación.

BLOQUE II: LA ATMÓSFERA 1. LA ATMÓSFERA: Concepto, composición y estructura. Conceptos básicos: Homosfera, heterosfera, troposfera, tropopausa, estratosfera, ozonosfera, estratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, ionosfera, exosfera. 26

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2. FUNCIÓN PROTECTORA Y REGULADORA DE LA ATMÓSFERA. Efecto protector de la ionosfera y de la ozonosfera. El efecto invernadero. Conceptos básicos: Tipos de radiaciones solares, formación del ozono, albedo, gases de efecto invernadero. 3. RECURSOS ENERGÉTICOS RELACIONADOS CON LA ATMÓSFERA. Energía solar, energía eólica, ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Conceptos básicos: Energía solar fotovoltaica, energía térmica solar, parques eólicos. 4. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: Los contaminantes atmosféricos más frecuentes. Efectos de los contaminantes atmosféricos: Alteración de la capa de ozono, lluvia ácida y aumento del efecto invernadero. El cambio climático global. Medidas de prevención para reducir la contaminación atmosférica. Conceptos básicos: Contaminante primario, contaminante secundario, islas de calor, smog, inversión térmica.

1.

LA ATMÓSFERA: Concepto, composición y estructura. Conceptos básicos: Homosfera, heterosfera, troposfera, tropopausa, estratosfera, ozonosfera, estratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, ionosfera, exosfera.

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La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra formada por la desgasificación que sufrió la Tierra en las primeras etapas de su formación. La atmósfera está unida al resto del planeta por la gravedad por lo que realiza todos los movimientos del mismo, rotación, precesión, nutación y traslación. El 97% de la masa total atmosférica está retenida por la atracción gravitatoria en sus primeros 30 km. 

COMPOSICIÓN

Los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados cerca de la superficie, comprimidos por la atracción de la gravedad y, conforme aumenta la altura la densidad de la atmósfera disminuye con gran rapidez. En los 5,5 km más cercanos a la superficie se encuentra la mitad de la masa total y antes de los 15 km de altura está el 95% de toda la materia atmosférica. La mezcla de gases que llamamos aire es una mezcla de nitrógeno (78,08% en volumen) y oxígeno (20,94%), la proporción de sus distintos componentes se mantiene casi invariable hasta los 80 km, aunque cada vez más enrarecido (menos denso) conforme vamos ascendiendo. Los gases mayoritarios son: nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono; otros cuya concentración se expresa en partes por millón (ppm), como neón, helio, metano y monóxido de carbono. Es interesante que, excepto los gases nobles, todos los demás elementos sean componentes fundamentales de la biosfera, aunque también en proporciones diferentes.



COMPONENTES

VOLUMEN (%)

MASA (%)

Nitrógeno

78,084

75,510

Oxígeno

20,946

23,150

Argón

0,934

1,280

CO2

0,033

0,046

ESTRUCTURA

Desde la superficie del planeta hasta una altura de unos 80 km, la composición química de la atmósfera se considera uniforme y consiste en una mezcla homogénea de gases (aire) denominada homosfera. A partir de este límite, la mezcla de gases no es tan uniforme y se disponen en una serie de capas que llamamos heterosfera. En función de los cambios de temperatura, la atmósfera presenta una zonación vertical en la que se distinguen cinco capas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera.  Troposfera: Al igual que el de la Tierra sólida, su radio varía con la latitud, siendo en el Ecuador de unos 16 km y en los polos de unos 8. En esta fina capa está la mayor parte de la masa de la atmósfera, un 80 %, y es donde se encuentra casi toda el agua atmosférica. El aire se mezcla vigorosamente y es el lugar donde ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. En la troposfera la temperatura disminuye rápidamente con la altura desde la temperatura superficial de unos 15 °C hasta los -70 °C

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que se alcanzan en su límite superior, la tropopausa. El gradiente vertical de temperatura (GVT) es de unos 6,5 °C/km.  Estratosfera: Se extiende desde la tropopausa hasta unos 50 ó 60 km de altura donde se encuentra su límite superior llamado estratopausa. En esta capa la temperatura aumenta, primero de forma suave y luego rápidamente, hasta alcanzar los 0 °C, esto hace que las capas de aire no se mezclen dando lugar a la estratificación propia de esta capa. Entre los 15 y 30 km de altura se produce un importante aumento de la concentración de ozono (O3) por lo que a esta zona se le suele denominar ozonosfera o capa de ozono aunque la concentración de este gas siga siendo minoritaria.  Mesosfera: Es la última capa de la homosfera y se sitúa entre la estratopausa y los 80-90 km de altitud en la denominada mesopausa. En esta capa la temperatura vuelve a disminuir hasta alcanza los -70 °C.  Termosfera: Llamada así porque la temperatura de los gases aumenta hasta los 1000 °C. En su mayor parte está formada por iones y electrones sueltos por lo que también se la conoce como ionosfera. Su límite superior o termopausa se sitúa en torno a los 600 km de altura.  Exosfera: Algunos autores definen una última capa desde los 600 km hasta el difuso límite superior de la atmósfera, formada principalmente por hidrógeno atómico. Parte de estos átomos escapan de la atracción terrestre perdiéndose en el espacio interplanetario. No hay un límite claramente definido para el final de la atmósfera aunque suele situarse en torno a los 10000 km de altura.

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2. FUNCIÓN PROTECTORA Y REGULADORA DE LA ATMÓSFERA. Efecto protector de la ionosfera y de la ozonosfera. El efecto invernadero. Conceptos básicos: Tipos de radiaciones solares, formación del ozono, albedo, gases de efecto invernadero. 

CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN SOLAR

El Sol es la principal fuente de energía para todos los procesos en el sistema Tierra, más del 99.9% de la energía que este sistema recibe proviene del Sol. La superficie de la Tierra, suelos y océanos, y la atmósfera, absorben energía solar y la reirradian en forma de calor en todas direcciones. Podemos encontrar tres tipos de radiaciones solares: de onda corta, de onda larga y radiación visible. Además, el Sol emite protones y electrones. Todas estas emisiones llegan a la Tierra de un modo directo.  Radiaciones de longitud de onda corta, rayos X, rayos γ y rayos UV de onda corta: Interaccionan con las moléculas produciendo un aumento de su temperatura y la ionización de estas, por eso también se denominan radiaciones ionizantes.  Radiación UV de onda larga: Tienen un mayor poder de penetración, algunas llegan a la superficie terrestre.  Radiaciones del espectro visible: De longitud de onda intermedia llegan hasta la superficie terrestre y son las responsables de procesos tan importantes como la fotosíntesis.  Radiación infrarroja: Es absorbida por determinados gases produciendo un calentamiento que mantiene la temperatura media del planeta. Cualquier objeto cuya temperatura esté por encima del cero absoluto (-273°C) emite radiación electromagnética con una determinada intensidad y longitud de onda, de manera que cuanto más alta es la temperatura del cuerpo, mayor es la cantidad de radiación emitida y menor su longitud de onda. La radiación 30

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terrestre se emite en longitudes de onda comprendida entre 1-30 μm, dentro del rango infrarrojo del espectro, con un máximo en 10 μm; por esta razón se llama también radiación de onda larga o radiación infrarroja. El Sol y la Tierra emiten energía radiante, el Sol de onda corta (T = 6.000°K) y la Tierra de onda larga (T = 288°K = 15°C). Es por ello que el espectro solar se define como radiación de onda corta en contraste con el espectro de radiación que escapa de la Tierra o radiación de onda larga.

La constante solar es la energía que llega desde el Sol hasta el límite superior de la atmósfera de la Tierra, referida a una superficie unitaria que forma ángulo recto con la dirección de la radiación y tiene un valor de 2 cal/cm2/min.

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Algunos gases de la atmósfera pueden absorber parte de la radiación que la Tierra emite al espacio, evitando que esta se pierda hacia el espacio exterior. Así el vapor de agua y el dióxido de carbono tienen gran capacidad de absorción de radiación en el infrarrojo. El vapor de agua absorbe unas cinco veces más radiación terrestre que todos los otros gases combinados, contribuyendo a elevar la temperatura de la baja troposfera, lugar donde se desarrolla la vida. Sin embargo, en la banda entre los 8-11 μm la atmósfera absorbe muy poca radiación de onda larga, como también el vapor de agua y el C02. Esta región se llama "ventana atmosférica" debido a que en esa longitud de onda la atmósfera no absorbe radiación, es por ello por lo que la atmósfera es transparente a la radiación visible del Sol, pero absorbe la radiación terrestre de onda larga, por lo tanto la atmósfera no es calentada por la radiación solar, sino que se calienta desde el suelo hacia arriba. Mientras más lejos se está del radiador (la superficie de la Tierra), es más fría; esto explica la disminución de la temperatura con la altura en la troposfera, que en promedio es de -6.5°C/km, conocido como el gradiente de temperatura vertical (GTV).



BALANCE ENERGÉTICO DE LA RADIACIÓN SOLAR

El balance entre la energía recibida y la energía irradiada al exterior ha permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la Tierra, con algunas desviaciones transitorias que se han traducido en cambios climáticos. 1. Radiación solar entrante La atmósfera es transparente a la radiación solar entrante. Considerando que a la atmósfera llega un 100% de radiación solar, sólo un 50% de radiación llega a la superficie terrestre. La radiación solar que llega a la atmósfera puede ser dispersada, reflejada o absorbida por sus componentes. Esto depende de la longitud de onda de la energía transmitida y del tamaño y naturaleza de la sustancia que modifica la radiación. -

Reflexión. Aproximadamente el 32% de la energía solar que llega a la atmósfera es reflejada al espacio, a esta energía reflejada se le denomina albedo. Un 21% es reflejado por las nubes, un 5% por el aire y un 6% por la superficie de la Tierra. El albedo terrestre depende de la cubierta vegetal, tipo de rocas (color), acumulación de nieve, humedad del suelo (cambia el color),... El albedo de las nubes depende de su espesor (aumenta con él) y del tipo de nube. Esta energía se pierde y no interviene en el calentamiento de la atmósfera.

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Albedo del sistema Tierra - Atmósfera: A = Asuelo+Amar+Anubes - Dispersión. La radiación solar viaja en línea recta, pero los gases y partículas en la atmósfera pueden desviar esta energía, lo que se llama dispersión. Esto explica como un área con sombra esta iluminada ya que le llega luz difusa o radiación difusa. - Absorción. Un 18% de la energía incidente es absorbida por la atmósfera (partículas de polvo, vapor de agua, CO2, y nubes). Cuando un gas absorbe energía, esta se transforma en movimiento molecular interno que produce un aumento de temperatura por lo que la emiten en forma de radiación térmica (de onda larga). En la atmósfera ningún gas absorbe la radiación en longitudes de onda entre 0.3 y 0.7um, por lo que se tiene un vacío en la región de luz visible. Esto explica porque la radiación visible llega a la Tierra y se dice que la atmósfera es transparente a la radiación solar entrante. El 50% es absorbido por la superficie terrestre: los continentes absorben el 24%, los océanos el 25'8% y sólo el 0,2% es utilizado por los vegetales para realizar la fotosíntesis.

2. Radiación solar saliente La radiación emitida por la superficie terrestre es una cantidad comparable al 114% de la radiación que llega. La energía solar directa no es un efectivo calentador de la atmósfera, sino que esta es calentada por contrarradiación desde la Tierra. Como ya vimos, aproximadamente el 50% de la energía solar que alcanza la atmósfera, llega a la superficie de la Tierra directa o indirectamente y es absorbida en el suelo. La mayor parte de esta energía es reirradiada hacia el cielo. Pero como la Tierra tiene una temperatura mucho menor que la del Sol, la radiación terrestre es emitida en longitudes de onda mucho más largas que la radiación solar de onda corta. La radiación terrestre se emite en longitudes de onda comprendida entre 1-30 μm, dentro del rango infrarrojo del espectro, por esta razón se llama también radiación de onda larga o radiación infrarroja.

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El total de esta energía absorbida por la superficie de la Tierra se libera de nuevo mediante la emisión de radiaciones térmicas de onda larga y mediante procesos de convección {calor latente y calor sensible), procesos que implican un transporte de masa y de energía.

- Un 25% se pierde como calor latente a través del vapor de agua que se evapora en continentes y océanos (esta energía es la que mueve el ciclo del agua). Al condensarse el vapor de agua en la atmósfera se libera el calor latente, aumentando la temperatura del aire. El calor latente intercambia calor sin variar la temperatura. - Un 7% (calor sensible) asciende por movimientos turbulentos y se pierde por conducción directa a la atmósfera. El calor se transfiere directamente desde la superficie del mar o del suelo al aire en contacto con él o viceversa, si el aire está más caliente que la superficie. El calor sensible que aumenta la temperatura de los cuerpos. - Un 18% en forma de radiación de onda larga. - Un 96% en forma de contrarradiación atmosférica. La mayor parte de la radiación de O.L. emitida, es absorbida por las capas inferiores de la atmósfera (vapor de agua y C02 fundamentalmente) e irradiada hacia la superficie. 

EFECTO PROTECTOR DE LA IONOSFERA Y DE LA OZONOSFERA

La atmósfera absorbe parte de la radiación que llega del Sol antes de que esta llegue a la superficie sólida del planeta y, además, lo hace de forma selectiva. Estos procesos son de suma importancia para los seres vivos ya que algunas radiaciones, especialmente las de menor longitud de onda, que son más energéticas, producen efectos nocivos (mutaciones, cánceres de piel,...). Las capas altas de la atmósfera funcionan como un filtro que protege a los seres vivos de las radiaciones perjudiciales. 

Ionosfera: Absorbe las radiaciones electromagnéticas de onda corta (λ < 200nm) o sea, rayos X, rayos γ y parte de los ultravioleta. Estas radiaciones son absorbidas por el hidrógeno, y el nitrógeno presentes en ella, y al ionizarse 34

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provocan el incremento en la temperatura de esta capa. Aún en dosis moderadas, las radiaciones ionizantes aumentan la probabilidad de contraer cáncer, y esta probabilidad aumenta con la dosis recibida. Además, la exposición a altas dosis de radiación ionizante puede causar quemaduras de la piel, caída del cabello, náuseas, trastornos congénitos... 

Ozonosfera: Se localiza en la estratosfera y en ella se encuentra la mayor parte del ozono atmosférico (03) responsable de la absorción de la radiación ultravioleta, lo que origina el aumento de la temperatura en esta capa. El ozono estratosférico se forma y destruye continuamente, lo que origina variaciones diarias y estacionales, en función de la radiación solar.

Este proceso de formación es más intenso en latitudes bajas donde la insolación es mayor. Sin embargo es en las latitudes altas es donde se acumula debido a la circulación atmosférica que transporta el ozono desde el Ecuador hasta los Polos y en estos la fotólisis es menor el ser menor la radiación solar recibida. Al igual que se forma ozono, rápidamente es destruido de forma natural por la radiación UV. 

FUNCIÓN REGULADORA DE LA ATMÓSFERA: EL EFECTO INVERNADERO

El efecto invernadero se origina en los primeros 12 km. de la atmósfera por la presencia de ciertos gases tales como: vapor de agua, C02, CH4 y N20, principalmente. Estos son transparentes a la radiación visible del Sol, que los atraviesa, pero no a la radiación infrarroja (calor) emitida por la superficie terrestre, previamente calentada por el Sol. Los citados gases, al impedir la salida de gran parte de las radiaciones infrarrojas, las reemiten o devuelven a la Tierra, incrementando la temperatura de la atmósfera. Podríamos afirmar que son como una "manta" que mantiene la temperatura terrestre en torno a unos 15°C de media.

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La cantidad de calor atrapado dependerá de la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, que no es constante, sino que se encuentra asociada a múltiples ciclos naturales, como el ciclo del agua y el ciclo del carbono, que resultan de las interacciones de la atmósfera con otros subsistemas terrestres. La Luna sin atmósfera y casi a la misma distancia del Sol que la Tierra, tiene una temperatura media 35°C menor que la Tierra, porque no tiene efecto invernadero natural. Las nubes absorben radiación de onda larga y la reemiten hacia la superficie en la noche, pero en las con cielos despejados la radiación escapa al espacio exterior, haciendo disminuir más la temperatura nocturna, por lo que las noches con cielos despejados son más frías que con cielo nublado. Por el contrario durante los días nublados, las máximas temperaturas son menores que con cielo despejado ya que las nubes impiden el paso de la radiación solar directa. Así los desiertos son muy cálidos en el día y muy fríos en la noche por causa de este efecto. El efecto invernadero tiene una gran importancia biológica. Si no hubiese atmósfera, y por tanto no hubiese gases con capacidad de absorción de radiaciones de onda larga rodeando la superficie sólida y líquida del planeta, la temperatura media en la superficie sería de unos -18°C en lugar de los 15°C actuales lo que la harían inhabitable. No debemos confundir este beneficioso efecto con el denominado incremento de efecto invernadero, que consiste en un aumento desmesurado de los gases de efecto invernadero. Este incremento, constituye un grave problema ambiental, que provoca un excesivo calentamiento de la atmósfera. 

LA ATMÓSFERA COMO REGULADORA DEL CLIMA TERRESTRE.

La radiación solar de onda corta que llega a la superficie terrestre es emitida de nuevo hacia la atmósfera en forma de radiación infrarroja, pero la atmósfera es opaca a la mayor parte de esta radiación por lo que es absorbida por los gases de la atmósfera (vapor de agua, C02 y 02) lo que junto con el calor latente y el calor sensible desprendidos provocan su calentamiento y la reirradiación de esta energía (contrarradiación) de 36

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nuevo hacia la superficie (efecto invernadero). Esto da lugar a que la temperatura en superficie sea mayor de la que existiría en ausencia de envoltura gaseosa. El albedo es una energía devuelta al espacio exterior, por lo que su incremento, ligado a la presencia de polvo en suspensión o nubes en la atmósfera (o bien de nieve o hielo) llevaría a un enfriamiento progresivo de la Tierra. La desigual incidencia de la radiación solar sobre la Tierra genera grandes diferencias de temperatura entre los Polos y el Ecuador. La circulación general atmosférica redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, disminuyendo estas diferencias entre el Ecuador y las latitudes más altas (la circulación del agua de los océanos colabora también de forma importante en esta regulación).

3. RECURSOS ENERGÉTICOS RELACIONADOS CON LA ATMÓSFERA. Energía solar, energía eólica, ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. Conceptos básicos: Energía solar fotovoltaica, energía térmica solar, parques eólicos. 

LA ENERGÍA SOLAR

Las llamadas energías renovables, en un sentido estricto, son generadas por el Sol. Sabemos que de la energía solar que incide sobre la atmósfera terrestre solamente una pequeña parte alcanza la superficie de nuestro planeta y, por tanto, es susceptible de aprovechamiento. Pero además, su aprovechamiento presenta ciertas dificultades que la diferencian y distinguen de otras fuentes energéticas: -

-

Energía muy dispersa y variable. Varía en función de la latitud, la estacionalidad,... Energía intermitente. Hace referencia a las variaciones producidas por la sucesión día-noche, la nubosidad..., lo cual junto con su dispersión, plantea serios problemas para optimizar los sistemas de aprovechamiento de la energía solar, ya que en la actualidad ningún sistema es suficientemente eficaz para el almacenamiento de la energía solar producida. Gran superficie de captación. La utilización a gran escala de la energía solar obliga a sistemas de captación de gran superficie, con una amplia ocupación de terrenos y un impacto sobre el paisaje importante.

En la actualidad los sistemas que utilizan la energía térmica solar y la energía solar fotovoltaica. a) Energía térmica solar. Se trata de captar la energía radiante, calentando un fluido, generalmente aceite, de forma que en otro lugar podamos aprovechar su energía interna. Cuando el fluido capta energía, está en un recipiente que tiene algunas características especiales. El líquido circula por unos tubos pintados de negro situados sobre una superficie también pintada de negro, ya que el negro absorbe la energía luminosa y la transforma en calor. Todo el conjunto está tapado con un vidrio a fin de que se produzca un efecto invernadero, que como ya sabemos, consiste en que el vidrio permite el paso de la radiación solar, pero impide la salida de la mayor parte de la radiación emitida por el propio colector.

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b) Energía solar fotovoltaica. Transforma directamente la energía luminosa en eléctrica debido al efecto fotovoltaico, según el cual, cuando incide la radiación solar sobre un semiconductor, origina en él un movimiento de electrones que da lugar a una diferencia de potencial en sus extremos generándose una corriente eléctrica. La sustancia semiconductora más utilizada es el silicio. Los aparatos que llevan a cabo esta conversión reciben el nombre de células fotovoltaicas. Este sistema de obtención de electricidad presenta dos inconvenientes: por un lado, los cristales de silicio han de tener unas especiales características de pureza, y por otro, esa pureza los encarece significativamente. Esta energía se almacena en acumuladores para disponer de energía eléctrica fuera de las horas de luz o en días nublados. Un inconveniente que hay que considerar deriva del impacto visual ocasionado al paisaje, así como el que se genera al instalar los sistemas de captación de energía sobre el suelo, ya que la sombra que proyectan, unida al sistema de montaje, ocasiona pérdidas de vegetación, fertilidad del suelo... Las aplicaciones más frecuentes y con mayor futuro de la energía solar son, entre otras:

a) Usos domésticos. Estos sistemas se utilizan para la producción de agua caliente sanitaria, calefacción, climatización de piscinas, invernaderos, secaderos... b) Aplicaciones remotas. Se refieren a aquellos casos en que es necesario el uso de electricidad en lugares no habitados donde el consumo es pequeño. Casos típicos son los repetidores de radio y televisión, radiofaros, balizas, señales en carreteras, cargadores de batería para los teléfonos móviles... c) Usos rurales. Tiene que competir con el mercado del grupo electrógeno convencional, barato pero sometido a la servidumbre del transporte de combustible, que en muchos lugares del área rural puede ser caro, y cuya menor fiabilidad, ruidos..., hacen poco atractivo su uso. También puede utilizarse en aplicaciones de riego y en muchas tareas mecánicas (molienda, forja...). d) Grandes centrales. El uso de grandes centrales fotovoltaicas estará asociado a la evolución de la tecnología fotovoltaica, al coste de los materiales y a las condiciones climáticas, así como a la competitividad relativa de cada solución. e) Aplicaciones integradas. Los sistemas fotovoltaicos se emplean en teléfonos de emergencia en autopistas, calculadoras, dispositivos de señalización terrestres y marítimos, satélites espaciales... INCONVENIENTES

ENERGÍA

VENTAJAS



Fuerte impacto visual.



Grandes extensiones de terreno.



Gratuidad del combustible.



Ensombrecimiento de la superficie ocupada (crea un microclima).



Independencia del suministro.



Energía autóctona, inagotable y limpia.

SOLAR



Intermitencia en su producción. 38

Ciencias de la Tierra y medioambientales

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



Bajo impacto ecológico.

Dificultad de almacenamiento de la energía excedentaria.

LA ENERGÍA EÓLICA

El aprovechamiento del viento para generar energía es casi tan antiguo como la civilización. La primera y la más sencilla aplicación fue la de las velas para la navegación. En el S.XX el hombre comienza a utilizar la energía eólica para producir electricidad para autoabastecimiento de pequeñas instalaciones. En la década de los noventa comienza el desarrollo de esta energía cuando se toma conciencia de la necesidad de modificar el modelo energético basado en los combustibles fósiles y la energía nuclear, por los problemas que estos causan al medio ambiente. En los últimos diez años del S.XX y, gracias a un desarrollo tecnológico y a un incremento de su competitividad en términos económicos, la energía eólica ha pasado de ser de una utopía a una realidad que se consolida como alternativa futura y, de momento complementaria, a las fuentes contaminantes. Aerogenerador es el nombre que recibe la maquina empleada para convertir la fuerza del viento en electricidad. El aerogenerador de eje horizontal, empleado mayoritariamente en el parque eólico español, consta de las siguientes partes básicas: •

El rotor, que incluye el eje y las palas, generalmente tres.

• La góndola, dónde se sitúan el generador eléctrico, los multiplicadores y los sistemas hidráulicos de control, orientación y freno. En la parte exterior lleva un anemómetro y una veleta conectados a sistema informático que permite orientar la góndola según la dirección del viento dominante. • La torre, es tubular, y puede tener hasta 50m de altura, ya que la velocidad del viento aumenta con la altura. Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica. 39

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Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar (ultramar), siendo los primeros los más habituales, aunque los parques offshore han experimentado un crecimiento importante en Europa en los últimos años. El número de aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento. Antes de montar un parque eólico se estudia el viento en el emplazamiento elegido durante un tiempo que suele ser superior a un año. Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con los datos recogidos se traza una rosa de los vientos que indica las direcciones predominantes del viento y su velocidad.

Los parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía dependiendo de las diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que los antiguos diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de dirección y velocidad del viento.

Los principales problemas para su explotación son su aleatoriedad (el viento puede cambiar de dirección y de intensidad en unas horas) y su dispersión, además de que existe el problema del almacenamiento de la corriente eléctrica producida, que también encarece y dificulta su utilización. INCONVENIENTES

VENTAJAS

- Interferencias electromagnéticas.

- Gratuidad del combustible.

- Fuerte impacto visual.

- Energía limpia e inagotable.

- Contaminación acústica (ruido).

- Sencillez de los principios aplicados.

ENERGÍA EÓLICA - Aumenta la erosión del suelo. - Muerte de aves por colisión. - Intermitencia en la producción. - Difícil almacenamiento.

- Bajo coste de instalación. - Fuente de energía para núcleos rurales aislados de la red general. - Bajo coste de mantenimiento. 40

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- El rendimiento es bajo.

4. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: Los contaminantes atmosféricos más frecuentes. Efectos de los contaminantes atmosféricos: Alteración de la capa de ozono, lluvia ácida y aumento del efecto invernadero. El cambio climático global. Medidas de prevención para reducir la contaminación atmosférica. Conceptos básicos: Contaminante primario, contaminante secundario, islas de calor, smog, inversión térmica. Un individuo medio adulto intercambia unos 15kg de aire al día, teniendo este dato en cuenta podemos hacernos una idea de la importancia que tiene la atmósfera en nuestra vida. La atmósfera terrestre es finita y su capacidad de autodepuración tiene unos límites. Por consiguiente, el aire es un recurso indispensable para la vida y su contaminación puede tener serias repercusiones sobre ella.

Según la ley 38/1972, de Protección del Ambiente Atmosférico, se entiende por contaminación atmosférica "la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza". Esta polución se puede generar por la presencia de sustancias gaseosas o sólidas, que provienen de procesos naturales o de las actividades humanas, y que dan lugar a efectos tóxicos, irritantes o dañinos para los seres vivos. Cuando el aire natural se altera hasta alcanzar unos niveles perjudiciales para los seres vivos, decimos que el aire está contaminado y las sustancias o formas de energía que lo alteran, son los contaminantes. 

LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS MÁS FRECUENTES

Cuando alguna sustancia, compuesto o forma de energía se encuentra en el aire en concentraciones o niveles tales que puede causar daños o molestias a personas, animales, vegetación o materiales, se denomina contaminante atmosférico. Los contaminantes los podemos clasificar atendiendo a su origen y su naturaleza. 1. Según su origen: Distinguimos dos tipos, biogénicos y antropogénicos. a) Contaminantes biogénicos o de origen natural. Son debidos únicamente a fuentes naturales. Las emisiones naturales de contaminantes por focos naturales provienen de volcanes, incendios forestales y descomposición de la materia orgánica en el suelo, océanos,... b) Contaminantes antropogénicos. Son aquellos derivados de las actividades humanas. Los principales focos antropogénicos de emisiones los clasificamos, según la posición del foco de emisión (fijo, móvil o mixto). 2. Según su naturaleza. Podemos distinguir dos tipos de contaminantes: I) Contaminantes químicos. Distinguiremos dos tipos: 41

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a) Contaminantes primarios. Son los que proceden directamente de las fuentes de emisión. Los más representativos son los óxidos de azufre, óxidos de carbono, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, CFCs, partículas en suspensión,... b) Contaminantes secundarios. Son aquellos que se forman por la interacción química, entre los contaminantes primarios y compuestos habituales de la atmósfera, como el vapor de agua, la radiación solar, etc., Se denomina precursor a aquel contaminante emitido directamente sobre la atmósfera, el cual tras diversas reacciones da lugar a contaminantes secundarios. Los más importantes son el ácido sulfúrico, ácido nítrico, ozono, peroxiacetilnitrato (PAN),... La vida media estimada de los contaminantes puede darnos una idea de lo reactivo o inerte de los mismos; cuanto mayor sea su vida media, mayor será el tiempo de permanencia en la atmósfera y más lejos podrán ser transportados. Así, la vida media del dióxido de azufre (S02) es del orden de días, lo cual implica que dispone de este tiempo para transportarse a una distancia, que depende de las condiciones meteorológicas de la zona, antes de acabar combinándose con la humedad de la atmósfera y producir el fenómeno de lluvia ácida.

II) Contaminantes físicos. Destacan las radiaciones ionizantes, las radiaciones no ionizantes, y el ruido. a) Radiaciones ionizantes. Son radiaciones electromagnéticas (X y γ) o corpusculares (α, β, p+ y e-) capaces de ionizar átomos o moléculas de la materia sobre la que inciden. Su origen natural se encuentra en procesos radiactivos y en las radiaciones cósmicas, mientras que su origen antrópico se encuentra en fugas de centrales nucleares, rayos X, centros de investigación donde se emplean isótopos radiactivos,... b) Radiaciones no ionizantes (UV, infrarrojas, microondas y radiofrecuencias). No modifican la estructura de la materia al no provocar la ionización de los átomos. Son las radiaciones ultravioleta producidas por el Sol, tubos fluorescentes, lámparas germicidas,...; radiaciones infrarrojas, generadas por cuerpos incandescentes, ondas de radio, TV,...; y microondas emitidas por radares, hornos, comunicaciones,... c) Ruido. Se define como un sonido excesivo o súbito que puede producir efectos fisiológicos y/o psicológicos indeseados sobre las personas. Con el desarrollo de la civilización urbana e industrial, ha adquirido una gran importancia como contaminante atmosférico. Sus efectos son muy subjetivos y están condicionados por la frecuencia e intensidad del sonido, el tiempo de exposición al mismo, y la edad del receptor. Destacan la pérdida de audición, alteraciones nerviosas como neurosis, irritabilidad, estrés,... 

Principales contaminantes químicos



Compuestos de azufre.

Los efectos de los compuestos azufrados son: - Sobre la especie humana. Causan enfermedades del aparato respiratorio.

42

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- Sobre la vegetación y suelos. La deposición de compuestos ácidos causa un descenso del pH del suelo y, en consecuencia, una alteración del hábitat de las biocenosis del mismo. - Sobre las edificaciones. En elevadas concentraciones atacan a los materiales de construcción como el mármol, la caliza, la pizarra de techar, la arenisca, el yeso, etc. 

Óxidos de nitrógeno (NOx).

Como efectos relevantes, citaremos que puede causar daños en las plantas, bien directamente dependiendo del tiempo de exposición o bien indirectamente como precursores de contaminantes secundarios. 

Óxidos de carbono.

La utilización de combustibles fósiles para obtener energía es la principal fuente antropogénica de estos gases. Una combustión incompleta, a diferencia de la completa que produce dióxido de carbono, puede dar lugar a que parte del carbono sea emitido como monóxido, por ejemplo, en los incendios forestales. 

Partículas en suspensión totales (PST).

Sobre el ser humano, el principal efecto se produce por la intrusión de estas partículas en el sistema respiratorio. Así, las partículas comprendidas entre 0,5 y 5,0 μm pueden permanecer en los bronquios pero pocas llegan a los alvéolos, ya que son eliminadas por los cilios, si bien las partículas que permanecen en los pulmones limitan la capacidad respiratoria. En las plantas interfieren en la fotosíntesis, impidiendo la penetración de la luz solar y perturbando el proceso de intercambio de CO2. 

Hidrocarburos.

Son contaminantes primarios, sus principales componentes son carbono e hidrógeno. En general, los hidrocarburos emitidos a la atmósfera son tan numerosos que no es posible medir y estudiar cada uno de ellos fácilmente por separado, de ahí que se agrupen según su estructura. La emisión de hidrocarburos proviene de variadas fuentes, tanto naturales como antropogénicas. Entre estas últimas, los vehículos son las más importantes, seguidas de los disolventes y las industrias del petróleo, alimentación y química orgánica. En general, los hidrocarburos presentes en el aire son una mezcla formada por los gases procedentes de los tubos de escape de los automóviles, gas natural y vapor de gasolina. 

Metales pesados.

Se trata principalmente de contaminantes primarios de origen antropogénico. - Plomo. Produce daños cerebrales, convulsiones, alteraciones del comportamiento y muerte. - Mercurio. Es muy tóxico para los organismos pues produce daños en el sistema nervioso central, riñones y cerebro. CONTAMINANTES

CARACTERÍSTICAS

FUENTES NATURALES

FUENTES ANTRÓPICAS

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Carlos Hidalgo Gutiérrez Oxidación del metano generado en procesos naturales.

Compuestos de carbono

Contaminante primario CO

SO2

SH2

Contaminante primario Gas incoloro, inodoro, y tóxico a alta concentración. No se considera contaminante pues es un componente natural de la atmósfera.

Incendios forestales

Gas incoloro y no inflamable. Muy corrosivo. Se combina con agua atmosférica para dar ácido sulfúrico.

Erupciones volcánicas.

Combustión de carburantes azufrados. Incendios forestales

Erupciones volcánicas. Descomposición anaeróbica de la materia orgánica en zonas pantanosas.

Plantas de gas. Refinerías de petróleo. Industria papelera.

Gas incoloro con un característico olor a huevos podridos.

Compuestos de nitrógeno

Se oxida fácilmente a S02

Derivados halogenados

Incendios forestales.

Combustión incompleta de hidrocarburos, principalmente por los vehículos. Incineradoras de basuras

Liberación por los océanos.

CO2

Compuestos de azufre

Gas incoloro, inodoro, ligero y muy tóxico

Producción y degradación de la clorofila.

Utilización de combustibles fósiles. Incendios forestales.

NOx

Desnitrificación bacteriana. El NO es un gas incoloro e Tormentas. insípido. Se oxida fácilmente a NO2, gas pardo rojizo, Erupciones volcánicas. Incendios tóxico y muy oxidante. forestales.

Combustión a altas temperaturas de combustibles fósiles. Abonos agrícolas.

NH3

Gas incoloro de olor irritante. Se oxida rápidamente a NOx

Descomposición anaerobia de la materia orgánica del suelo y zonas pantanosas.

Combustión de carbón y petróleo.

Cl2

Gas amarillo verdoso, de olor irritante

Liberado por los océanos.

Industria química. Incineración de PVC.

Erupciones volcánicas.

Incineración de plásticos. Industrias de fertilizantes. Industria cerámica y vidrio. Industria del aluminio.

El HF es un gas incoloro y muy corrosivo. HF, HC1 El HC1 es un gas incoloro, de olor fuerte e irritante. Gases estables, no tóxicos ni inflamables. CFC Se emiten directamente por evaporación de disolventes.

Sprays. Industrias del frío. Disolventes industriales. Fabricación de materiales aislantes.

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Metales pesados

COV

Furanos y dioxinas

Pb, Cd, Hg, Ni

Sustancias volátiles, irritantes, muy estables en la atmósfera y algunas muy irritantes.

Extremadamente peligrosos ya que no se degradan ni química, ni biológicamente, por lo que se acumulan en los seres vivos, transfiriéndose a través de las cadenas alimentarias.

Carlos Hidalgo Gutiérrez Liberación por las plantas.

Industria petrolífera. Industria de pesticidas. Incineración de PVC. Combustiones industriales domésticas.

y

Erupciones volcánicas. Incineración de residuos. Incendios forestales. Industria química y cementera. Oleaje. Procesos erosivos.

Extracción y tratamiento de minerales.

suspensión

Partículas en

Fabricación de fungicidas. Cenizas,



polvo, polen, carbono, ...

Erupciones volcánicas. Incendios forestales. Oleaje marino. Floración de las plantas.

Combustiones. Industria minera. Erosión del suelo. Acción eólica. Explosiones nucleares.

FACTORES QUE INTENSIFICAN LA CONTAMINACIÓN LOCAL.

Los contaminantes que llegan a la atmósfera se integran en la misma y quedan ligados a su dinámica. Para que se produzca contaminación atmosférica, además de la emisión de los contaminantes, es necesario que se acumulen hasta alcanzar determinadas concentraciones. Por ello, para conocer la evolución de las concentraciones de los contaminantes es importante saber cómo se difunden, cómo se transportan y cuándo se acumulan en la atmósfera y en estos procesos juega un importante papel la meteorología. La dispersión en la atmósfera de los contaminantes desde las fuentes de emisión depende de los siguientes factores: 1) Características de las emisiones. Van a depender del tipo de contaminante, de sus características fisicoquímicas, y de la fuente emisora.    

Tipo de contaminante. Si es gaseoso permanecerá en la atmósfera más tiempo que si es líquido o sólido pues en estos casos las partículas se depositaran más rápidamente. Temperatura de emisión. En el caso de los contaminantes gaseosos, si la temperatura a la que son emitidos es mayor que la del aire circundante, el contaminante ascenderá hasta las capas altas facilitándose así su dispersión. En caso contrario, se acumulará en las capas bajas de la atmósfera. Velocidad de emisión. A mayor velocidad, más rápidamente ascenderá y en situaciones de inversión térmica, tiene más posibilidades de atravesar esa capa de inversión y dispersarse fácilmente. Altura del foco emisor. A mayor altura, mayor facilidad para que se produzca la dispersión.

2) Condiciones atmosféricas locales.

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La capacidad de la atmósfera para dispersar y diluir los contaminantes viene determinada por las condiciones atmosféricas locales. Las situaciones anticiclónicas dificultan la dispersión de los contaminantes y facilitaran la formación de contaminantes secundarios. Las situaciones ciclónicas facilitan la dispersión de la contaminación. Entre los factores atmosféricos a tener en cuenta destacan: -

El gradiente térmico vertical (GVT). Si GVT > GAS, el aire ascenderá, los contaminantes ascenderán con el aire expandiéndose al ascender y por tanto, disminuirá su concentración, hasta alcanzar la estratosfera donde se dispersarán. Recordemos que la temperatura de la troposfera es máxima en su parte inferior, unos 15°C de media, y a partir de ahí comienza a descender con la altura según un gradiente térmico vertical (GVT) con un valor medio de unos 0'6°C/100m. Este descenso se debe a que la fuente de calor en la atmósfera es la irradiación desde el suelo; por tanto cuanto más alejado del suelo, más frío estará el aire. En días de fuerte insolación el GVT puede llegar a ser de 1,5 °C/100m Se entiende por gradiente adiabático la variación de temperatura que experimenta una masa de aire en movimiento vertical, es decir, según la altitud y a calor constante. Cuando una masa de aire asciende, se desplaza de una zona de mayor presión a otra de menor presión, lo que produce una expansión del aire y por tanto, un descenso de su temperatura. Cuando desciende, se comprime y aumenta la temperatura. Dicha variación se estima en l°C/100m, para el aire seco (gradiente adiabático seco -GAS-). El gradiente adiabático seco es fijo, totalmente independiente de la temperatura del aire ambiental. Por el contrario, cuando GVT
- Dirección y velocidad del viento. Los vientos están relacionados con la dinámica horizontal atmosférica, son elementos de gran importancia en la dispersión de contaminantes, en función de sus características: dirección, velocidad y turbulencia. La dirección nos señala la zona hacia la que se 46

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pueden desplazar los contaminantes, la velocidad está en relación directa con la capacidad de dispersión y la turbulencia provoca una acumulación de contaminantes. -

Precipitaciones. Producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los contaminantes al suelo. El efecto de lavado dependerá de la intensidad de las precipitaciones, del tamaño de las partículas contaminantes y del de las gotas de agua.

- Insolación. Favorece las reacciones entre los precursores de los contaminantes dando lugar a la formación de contaminantes secundarios. 3) Características geográficas y topográficas. La situación geográfica y el relieve tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación. - Las brisas marinas. Se originan en las zonas costeras y durante el día desplazan los contaminantes hacia el interior, mientras que durante la noche, al invertirse la circulación de las mismas, la contaminación se desplaza hacia el mar facilitándose así su dispersión. - Presencia de grandes masas vegetales. Las masas forestales disminuyen la contaminación en el aire, al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas. Además, la vegetación absorbe C02 para realizar la fotosíntesis, actuando como un sumidero, y por tanto con una función reguladora del mismo. - Topografía. En zonas de valles y laderas se generan las llamadas brisas de valle y montaña, como consecuencia del diferente calentamiento de las laderas y valles y del período día-noche. Durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente mientras que en el fondo del valle se acumula frío y se origina una situación de inversión que impedirá la dispersión de los contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario, formándose las brisas de montaña, que también dan lugar a la misma situación.

- Presencia de núcleos urbanos. Contribuye a disminuir o frenar la velocidad del viento, gracias a la existencia de edificios. En situaciones de estabilidad atmosférica (sin viento y con cielo despejado), puede ocurrir que haya una diferencia de temperatura de hasta 9°C más en las zonas urbanas que en parajes rurales, este fenómeno es conocido por los meteorólogos como islas de calor. En contra de lo que pudiera pensarse, las islas de calor no tienen su origen en el funcionamiento de las calefacciones y el tráfico, sino en los mismos edificios que componen la ciudad pues las construcciones 47

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almacenan el calor que reciben y lo emiten por la noche, pero de forma mucho más lenta que en los espacios abiertos. En estos últimos, el descenso de la temperatura tras la puesta del Sol es mucho más brusco, lo que demuestra que los materiales de construcción acumulan mayor cantidad de energía que la vegetación y el suelo. Las islas de calor urbano, se presentan en aquellas zonas donde predomina el cemento y la edificación en altura, son centros que condicionan la circulación solenoidal (masas de aire caliente ascendentes en el centro de la ciudad y masas de aire frío descendentes hacia la periferia). Dependiendo de su tamaño, del volumen de la población, de la cantidad de vegetación y de la urbanización, una ciudad puede tener una o varias islas de calor.

Factores que intervienen en la formación de islas de calor 1. Presencia de estructuras como el asfalto de las calles, los techos, y otras superficies oscuras que absorben e irradian calor. Cuando predominan en áreas urbanas pueden subir las temperaturas unos 3 a 5°C durante el tiempo seco. Esto puede notarse fácilmente cuando se va de una zona asfaltada a un parque rodeado de árboles en un día de verano, entonces se puede sentir los efectos de una isla de calor urbana. 2. El aumento de zonas industriales y de automóviles, que emiten gases hacia la atmósfera, contribuyendo de esta forma a aumentar el problema del efecto de invernadero. La contaminación de industrias y de motores (camiones, maquinaria de construcción,...) agrava el problema porque los productos químicos en el aire reaccionan con el calor y la luz del Sol. Medidas correctoras - Aumentar las zonas verdes. Las plantas toman del aire el calor necesario para llevar el agua del estado líquido al gaseoso y así evaporarlo al aire mediante la transpiración. Si la cubierta vegetal es de un 30% la disminución de la temperatura es del orden de 4°C. - Aclarar los techos. Los tejados oscuros absorben e irradian el calor que hace que la temperatura exterior aumente, contribuyendo así al efecto de la isla de calor. Substituyendo el material del tejado por otro que posea un albedo más alto, las temperaturas interiores permanecerán moderadas durante el verano. - Jardines en techos y azoteas verdes. Los jardines en techos también aclaran el paisaje urbano y agregan espacios verdes. En algunos países europeos, los jardines en techos han estado desde hace siglos. Hasta son obligatorios en países como Suiza, donde es requerido remplazar espacio verde por el espacio construido. 48

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- Pavimentos claros. Los pavimentos claros, reflejan luz, haciendo la zona más fresca que el asfalto. 

EFECTOS LOCALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: EL SMOG.

Se deben a cambios en la composición atmosférica a nivel local como consecuencia de la incorporación de contaminantes al aire. Nieblas contaminantes o "smogs". El smog (del inglés smoke: humo y fog: niebla) es un fenómeno de contaminación atmosférica típico de las áreas urbanas y zonas industrializadas, que se caracteriza por la formación de nieblas con sustancias nocivas para la salud y el medio ambiente. Existen dos tipos de smog: el clásico (ácido), y el oxidante (fotoquímico). 

Smog clásico, ácido o invernal.

Está formado por una nube de aerosoles debidos a las emisiones de humos y óxidos de azufre que se generan en la combustión del carbón y otros combustibles con un alto contenido en azufre. Se produce en ciudades frías y húmedas, principalmente en invierno (situaciones anticiclónicas) y los contaminantes que lo forman son primarios. Las partículas actúan como núcleos de condensación del vapor de agua, que junto con el S02 forman los aerosoles. Este tipo de smog produce afecciones respiratorias e irritaciones oculares, y deteriora las hojas de las plantas decolorándolas y endureciéndolas. El caso más grave de smog ácido se dio en Londres en 1952 y causó la muerte de 4.000 personas. 

Smog fotoquímico o estival.

Se origina en situaciones anticiclónicas, con mínima dispersión de los contaminantes, y con fuerte insolación. En estas condiciones se genera una intensa actividad fotolítica entre los contaminantes presentes (NOx y COVs) y el oxígeno atmosférico, dando lugar a la aparición de contaminantes secundarios muy oxidantes (O 3, PAN y radicales libres). De los compuestos formados el más destacado es el 03 y la medida de su concentración se utiliza como referencia para determinar el nivel de contaminación atmosférica. El O3 se forma a partir del NO2, la radiación solar y el 02 atmosférico, pero se destruye al reaccionar con el NO dando N02 y O2 en una serie de reacciones cíclicas, de manera que no se acumularía en la atmósfera (ciclo fotolítico del N02). Cuando existen hidrocarburos (HC), el ciclo se desequilibra al reaccionar los radicales libres generados por ellos, con el NO, oxidándolo a N02 y originando radicales activos, lo que produce un aumento en la concentración de ozono, puesto que no interviene en la oxidación del NO a N02. En la gráfica se representa la variación de los niveles de ozono, junto con la de otros contaminantes urbanos a lo largo de una jornada. Podemos destacar que la concentración de hidrocarburos (HC) es superior a los demás contaminantes urbanos en todo momento del día. Ello se debe a la contribución de los HC emitidos por la vegetación que son los activadores de la polución nocturna. 49

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A primeras horas de la mañana, cuando tiene lugar la gran afluencia de vehículos motorizados por las calles, se originan frecuentes atascos en muchas zonas de la ciudad y las calefacciones comienzan a funcionar, lo que produce un fuerte incremento en la emisión de hidrocarburos, NO y N02. A estas horas, la insolación es mínima por lo que la actividad fotolítica es nula.

Conforme avanza el día, aumenta la insolación y con ello la actividad fotoquímica de la atmósfera, disminuyendo posteriormente de forma paralela a como lo hace la intensidad de la radiación solar incidente, por lo que el NO se oxida a N02 aumentando entonces la concentración de N02.

2NO + O2 + Luz ----------- 2NO2 Debido a esto, vemos en la gráfica que el valor máximo de N02 está retrasado con respecto al de NO. Esto es lógico si se tiene en cuenta que el N02 se forma a partir del NO por oxidación. A su vez, esto origina un aumento del nivel de 03 al combinarse el NO con los radicales libres que se originan a partir de los HC que a estas horas alcanzan valores máximos (ciclo fotolítico del N02). Este incremento en la generación de ozono, se produce a partir de que se alcanzan en la gráfica los valores máximos para el N02 y los HC. Seguidamente, los niveles de hidrocarburos inician una disminución gradual, pues se consumen al participar en reacciones químicas que ocurren en la atmósfera urbana. A partir del mediodía, la concentración de ozono disminuye a causa de ciertas reacciones químicas en las que el ozono manifiesta su gran poder oxidante. Así por ejemplo, el ozono transforma el CO a C0 2 y determinados hidrocarburos a aldehídos por lo que se produce una disminución de las concentraciones de 03 y de hidrocarburos. Durante la noche, los niveles de ozono son los más bajos que se alcanzan, puesto que este gas reacciona con los óxidos de nitrógeno presentes en la atmósfera dando como producto final N2O5 que reacciona con el vapor de agua dando ácido nítrico, responsable de la acidez de las nieblas matutinas urbanas. 50

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NO2 + NO3 ----------- N2O5 N2O5 + H2O ----------- 2HNO3 Como ya se ha dicho, los niveles máximos de ozono se alcanzan en la parte central del día, cuando la actividad fotoquímica de la atmósfera es también máxima, disminuyendo posteriormente de forma paralela a como lo hace la intensidad de la radiación solar incidente. Además del ozono, se producen otros contaminantes secundarios, también de carácter oxidante, cuya máxima concentración en la atmósfera también se alcanza durante el mediodía, de forma similar a lo que ocurre con el ozono. Estos oxidantes son, principalmente, el formaldehído, el ácido fórmico, el PAN y el ácido nítrico. Dada la similitud en el comportamiento químico en la atmósfera de estos oxidantes respecto al ozono, es por ello que se escoge a este último componente como un elemento de control para conocer el estado real de la polución urbana.

DIFERENCIAS ENTRE AMBOS TIPOS DE SMOG TIPO CONDICIONES METEROLÓGICAS

SMOG COMÚN

SMOG FOTOQUÍMICO Alta insolación.

Baja insolación. Vientos flojos. Ta inferior a 0°C.

Vientos flojos. Ta alrededor de 18°C.

Combustión del carbón con alto contenido en S

transporte automotores

so2

NOx, 03, PAN, aldehídos, hidrocarburos

Reductor

Oxidante

ESTACIÓN CARACTERÍSTICA

Invierno (situaciones anticiclónicas)

Verano (fuerte insolación y anticiclón)

HORARIO CARACTERÍSTICO

Cerca del amanecer

Mediodía

PRINCIPALES CAUSAS

PRINCIPALES CONTAMINANTES AMBIENTE QUÍMICO



EFECTOS REGIONALES DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS: ALTERACIÓN DE LA CAPA DE OZONO Y LLUVIA ÁCIDA.

51

Ciencias de la Tierra y medioambientales 

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La destrucción de la capa de ozono: El ozono estratosférico.

La formación del ozono se da en la alta estratosfera, sobre todo en el Ecuador donde la radiación solar y por lo tanto también la de UV, llegan en forma vertical. Desde aquí es transportado hacia los Polos y la baja estratosfera. El Sol emite radiación de diferente longitud de onda, la parte del espectro radiante que se encuentra comprendida entre los 100 y los 390 nm aproximadamente es a la que llamamos radiación ultravioleta. Casi el 99% de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratosfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono. En la gráfica se puede observar cómo varía la concentración de ozono con la altura sobre el nivel del mar. Concentraciones altas de ozono que pudieran observarse en la troposfera son indicativas de contaminación y forman parte de lo que comúnmente se denomina "smog". Si se comprime el ozono contenido en una columna de aire sección rectangular de 10x5 llevándolo a presión y temperatura estándar (l atm. y 0°C), se obtendría una capa de, aproximadamente 3mm de espesor. Tomando en consideración este hecho, la unidad más utilizada para medir la concentración de ozono en la estratosfera es la Unidad Dobson (UD). De acuerdo con esto, una concentración de 300 UD corresponde a un espesor de 3 mm. Afortunadamente para la vida, la peligrosa radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre es menos del 10 % de la que, procedente del Sol, llega a la atmósfera superior, gracias a la llamada pantalla de ozono de la estratosfera, con una concentración máxima a los 30- 40 km de altura. Esta capa de ozono es como la piel de la Tierra. Se forma y destruye continuamente, manteniéndose en equilibrio natural desde que la fotosíntesis enriqueciese de oxígeno la primitiva atmósfera reductora. Se produce básicamente en las regiones ecuatoriales (más soleadas), pero es transportado por los vientos violentos de la estratosfera y es más abundante encima de los Polos en el equinoccio de primavera, donde además de acumularse, su fotolisis es menor por ser en estas regiones débil el Sol durante el invierno. En 1974, Rowland y Molina (premios Nobel en 1995) alertaron sobre el deterioro de la capa de ozono provocado por el hombre, estimándose que desde 1970 a 1981 había adelgazado esta capa en un 40%. La disminución del ozono antartico, demostrado en 1985, había aumentado unas 13 veces en 1991. Se confirmó entonces que el ozono estaba destruyéndose. 

Proceso global de formación.

El ozono se forma en la estratosfera media y superior, mediante la disociación fotoquímica del oxígeno molecular, generada por la radiación UV-C, tal como lo establece la siguiente reacción:

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Este proceso está determinado por la cantidad de radiación UV incidente. En consecuencia, la tasa de producción de ozono es más alta sobre el Ecuador que a latitudes mayores, puesto que los niveles de radiación UV en la zona ecuatorial son más elevados. La distribución de ozono en el planeta es el resultado de la combinación de procesos químicos y de procesos de transporte. El ozono producido en la zona ecuatorial, es eficientemente transportado a latitudes altas por el sistema de vientos. Cabe señalar que la columna de ozono puede variar substancialmente de un día a otro, debido a procesos dinámicos en la atmósfera. 

Proceso global de destrucción

La radiación UV-B produce la fotodisociación del ozono estratosférico tal como se establece en la siguiente ecuación obteniéndose finalmente 3 moléculas de oxígeno.

El conjunto de reacciones que describen los procesos de producción fotoquímica y de destrucción de ozono se denominan Ciclo de Chapman. 

Agentes destructores del ozono.

a) Óxidos de nitrógeno. De manera natural existen el NO y N02 formados al reaccionar el oxígeno con el nitrógeno, por la alta energía de los relámpagos en las tormentas. El principal óxido de nitrógeno que llega a la atmósfera por la acción antrópica es el NO2, procedente de las combustiones a altas temperaturas, desnitrificación de suelos y aviones supersónicos. Es muy estable, y por fotolisis se incorpora a los NOx naturales. La concentración de N02 aumenta un 0'25% cada año. b) Cloro-fluoro-carbonos (CFCs). La producción de CFCs contribuye con aproximadamente el 20% del efecto invernadero. Son sustancias químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono. Han intervenido en la destrucción y/o adelgazamiento de la capa de ozono junto con compuestos halógenos como el bromuro de metilo y cloruro de metilo, que se emplean en la agricultura. El problema con los CFCs radica en que a temperaturas normales en la baja atmósfera son muy estables, pero al ascender, pierden esa característica al ser expuestos a temperaturas cada vez más altas (a medida que se asciende aumenta la temperatura estratosférica). Esto ocurre a gran altura, la que alcanzan al cabo de unos diez años, tiempo durante el cual permanecen químicamente inalterados. 

La lluvia ácida.

La lluvia acida es una precipitación acuosa con un pH inferior a 5,6 que contiene una disolución de ácidos sulfúrico y nítrico producidos por los óxidos de azufre y de nitrógeno, los cuales se disuelven en las gotas de agua de las nubes y llegan a la superficie con las lluvias. La lluvia acida es una consecuencia directa de los mecanismos de autolimpieza de la atmósfera. 53

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Agentes causantes.

Esta acidez de la lluvia se debe a la emisión antrópica de S02 y NOx de las centrales térmicas y los vehículos a motor urbanos. Estos productos interactúan con la luz del Sol, humedad y oxidantes atmosféricos produciendo ácidos sulfúrico y nítrico (en menor cantidad ac. clorhídrico y ac. orgánicos). Estos contaminantes secundarios pueden mantenerse varios días en la atmósfera y ser transportados a otros países (contaminación transfronteriza), cayendo al suelo en forma de lluvia acida. Su deposición puede ser también seca, y es tan dañina como la húmeda. Algunas de las reacciones que dan origen a la lluvia acida son las siguientes:

S02 + H20 -> H2SO3 S03+H20 -> H2S04 2NO2+H20 -> HN03 + N02 

Transporte de la lluvia ácida.

Está condicionado por la circulación atmosférica, y se puede ver frenado por los cationes Na +, K+, Ca++, Mg++ y NH4+ que básicamente proceden de la evaporación en los océanos. Por ello, la lluvia acida se transporta preferentemente en el mismo continente, y se frena en los océanos. Las altas chimeneas usadas para evitar la contaminación local, proyectan los contaminantes a niveles donde pueden ser fácilmente transportados por el viento a regiones y países distintos de los productores. 

Efectos de la lluvia acida.

Son fácilmente observables sobre los materiales de construcción por lo que provocan una directa respuesta social. Sus efectos más importantes son los siguientes: -

Sobre la fauna y flora. Con respecto a las plantas, las especies que se ven más afectadas son los líquenes y los musgos que toman directamente el agua a través de sus hojas. Además estas especies son indicadores directos de la contaminación atmosférica (bioindicadores) como es el caso de los líquenes respecto a las emisiones de S02. También en el caso de los pájaros pequeños que viven cerca de aguas acidificadas se ve afectada su reproducción. Los huevos de muchas especies de aves aparecen con cáscaras muy delgadas debido al aluminio ingerido a través de los insectos de los cuales se alimentan. Los animales herbívoros se ven afectados ya que al acidificarse los suelos, las plantas que aquellos ingieren acumulan una mayor cantidad de metales pesados (aluminio, cadmio,...). Debido a lo anteriormente expuesto, se puede afirmar que la fauna también se verá afectada por los cambios en la composición y estructura de la vegetación.

-

Acidificación de los suelos. Actúa en especial sobre suelos pobres en calcio y en bases (ácidos), como son los suelos silíceos, disminuyendo la reserva mineral de la que pueden disponer las plantas por arrastre de sus cationes. En los suelos básicos (calizos o basálticos) los efectos nocivos son menores, pues las sustancias alcalinas que contienen pueden neutralizar la acidez del agua, lo que no ocurre en los ácidos. 54

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-

Destrucción de los bosques. Provoca la corrosión de las hojas, al ser atacada la cutícula. Las hojas se vuelven amarillas y se inicia un proceso muchas veces irreversible, que lleva a la defoliación y finalmente a la muerte de las plantas. Estos daños se incrementan por la pérdida de nutrientes del suelo debido a que disminuyen los iones calcio y magnesio a la vez que aumentan otros potencialmente tóxicos para las raíces como son el aluminio y el manganeso. Se le achaca a esta causa el deterioro de los bosques escandinavos, los estadounidenses de los Apalaches y los alemanes de la Selva Negra, afectando en este último caso a más del 30 % de ellos.

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Aguas subterráneas. Parte importante de las precipitaciones penetran a través del suelo y cuanto más permeable sea el mismo, más profundidad alcanza. En áreas donde el suelo está densamente compactado, la casi totalidad del agua caída fluye hacia los lagos y otras corrientes superficiales. El agua que se infiltra, alcanza por último niveles donde el suelo está completamente saturado pasando a formar parte de las aguas subterráneas que son la principal fuente de suministro de agua.

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Acidificación de los lagos. Sobre los lagos y aguas dulces produce su acidificación, dañando seriamente a las comunidades acuáticas que son muy poco tolerantes a descensos del pH del medio, llevando a su desaparición. Provocan la asfixia de los organismos acuáticos al aumentar la cantidad de C0 2 disuelto lo que dificulta la respiración.

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Deterioro en construcciones, materiales y pinturas. Las construcciones, las estatuas y los monumentos de piedra se deterioran por efecto de la lluvia acida. Los materiales de construcción como acero, pintura, plásticos, cemento, mampostería, acero galvanizado, piedra caliza, piedra arenisca y mármol también están expuestos a sufrir daños. La frecuencia con la que es necesario aplicar recubrimientos protectores a las estructuras va en aumento, lo que aumenta los costos adicionales, estimados en miles de millones de € anuales. Los efectos de los diversos contaminantes es difícil de delimitar de manera clara. Sin embargo se acepta que el principal agente corrosivo individual de los materiales de construcción es el dióxido de azufre y sus productos secundarios. Rocas como las areniscas y calizas se han utilizado con frecuencia como materiales para monumentos y esculturas. Ambas se corroen (mal de la piedra) con más rapidez con el aire de las ciudades cargado de azufre que con en el aire campestre libre de azufre. Cuando los contaminantes azufrados se depositan en una superficie de areniscas o calizas, reaccionan con el carbonato de calcio del material y lo convierten en sulfato de calcio (yeso), fácilmente soluble, que es lavado con la lluvia. 55

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La degradación de estatuas y monumentos, como la Esfinge de Gizé, el Coliseo de Roma, el Partenón y el Erecteión de Atenas y tesoros artísticos de Italia, se ha acelerado considerablemente en los últimos 30 años. Esto es una tragedia de la cual no es posible hacer un análisis económico. En nuestro país, la lista incluye el Acueducto de Segovia, la Alhambra, las catedrales de Santiago y León, el Templo de Debod.... La mayor parte de las rocas dañadas son calizas (caso de la Esfinge, de los monumentos atenienses, de las dos catedrales y de la Alhambra) o tienen cemento calcáreo (las areniscas del templo de Debod). La actuación de la lluvia acida sobre este material produce yeso que es rápidamente disuelto. Los tratamientos básicos consisten en sanear e impermeabilizar la roca, en general con resinas sintéticas inertes u otros productos hidrófobos. 

Causas de la disminución de la capa de ozono en la Antártida.

Los CFCs son los grandes culpables de la destrucción del ozono estratosférico. Como en la troposfera son inertes, esto les permite ascender hasta la estratosfera, donde la radiación ultravioleta los descompone liberando átomos de cloro que catalizan las reacciones de transformación del ozono en oxígeno molecular. Cada átomo de cloro puede permanecer alrededor de 100 años en la estratosfera pudiendo llegar a destruir alrededor de 100.000 moléculas de ozono antes de reaccionar con los NOx para formar nitrato de cloro y quedar bloqueado. - El vórtice polar. La pérdida de ozono se produce en los polos y sobre todo en el Polo Sur porque en el invierno ártico se forma un enorme remolino que produce corrientes de aire circulares y huracanadas que aíslan el aire de la Antártida durante los meses que dura el invierno antártico. Este proceso evita el ingreso de las corrientes cálidas del Ecuador cargadas de ozono aislando el aire de la Antártida durante el invierno antártico. De este modo la temperatura dentro del vórtice baja aún más alcanzando los -85°C.

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Este fenómeno que controla en gran medida la cantidad de O3 en la atmósfera polar solo se presenta en el Polo Sur debido a que el Polo Norte tiene un relieve que impide formación de remolinos. También la presencia de cadenas montañosas de Norte América, Europa y Asia frenan la llegada de los vientos. Otro factor influyente es la diferencia de temperatura del Polo Sur, unos 15°C menor que la del Polo Norte.

- Nubes estratosféricas polares. En el interior del vórtice, el aire se enfría rápidamente llegando a alcanzar temperaturas inferiores a -80°. Los cristales de hielo de las NEP actúan como núcleos de condensación de los NOx, que se hielan e inactivan por lo que no pueden capturar átomos de cloro. Los NOx al helarse actúan como núcleos de condensación precipitando en forma de HNO3 que cae con la nieve quedando la atmósfera desnitrificada por lo que se inactiva la reacción entre los NOx y el ClO. Así, durante la primavera el Cl destruye el 03. La falta de O3 es retroalimentada positivamente pues al no haber tanto 03, no puede haber tanta absorción de radiación UV y por tanto, tampoco se pueden dar las reacciones de formación y destrucción del O3, con lo que la atmósfera estará más fría y, como consecuencia, se formarán más NEP.



Efectos de la destrucción de la capa de ozono.

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La consecuencia más inmediata del uso de estos gases es el progresivo adelgazamiento de la capa de ozono estratosférico, y por lo tanto un incremento de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra. El incremento de esta radiación provoca entre otros males: - Cáncer de piel. - Daños al sistema inmunológico. - Daño a los ojos, incluyendo cataratas. - Aumento de quemaduras producidas por el sol y envejecimiento prematuro de la piel. - Mayor riesgo de dermatitis alérgica y tóxica. - Activación de ciertas enfermedades provocadas por bacterias y virus. - Efecto adverso sobre ecosistemas tanto marinos como terrestres. - Reducción en el rendimiento de las cosechas y de la industria pesquera. - Daños a materiales y equipamientos que están al aire libre. Todo esto genera un importante aumento en los costos de salud, donde las poblaciones menos desarrolladas son las más afectadas. 

EFECTOS GLOBALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: EL INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADERO

El efecto global de la contaminación atmosférica es el cambio climático global, provocado por el calentamiento de la superficie terrestre como consecuencia del incremento del efecto invernadero.

Se denomina efecto invernadero al papel que desempeña la atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre. El hombre está emitiendo masivamente gran cantidad de gases que tienen una propiedad consistente en que dejan pasar la radiación visible pero absorben la infrarroja. La atmósfera es prácticamente transparente a la luz visible e infrarroja de onda corta que nos llega del Sol. La mayor parte de ella es absorbida y posteriormente se vuelve a emitir en forma de radiación infrarroja de onda larga. Esta energía al ser captada se transforma en calor actuando por tanto como una manta que impide que la Tierra se enfríe, recuperando parte de la energía devuelta por la Tierra. El efecto invernadero natural es importante, pues sin él la temperatura media superficial terrestre sería de 18°C con él es de +15°C, permitiendo la vida en la Tierra en las condiciones que conocemos. 

Los gases de efecto invernadero. 58

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Dióxido de carbono (C02). Es el gas de mayor influencia, entre el 55 y el 80% del E.I., aunque no se considera como un contaminante, pues forma parte natural del aire. Como consecuencia de su ciclo natural, experimenta fluctuaciones diarias (relación luz - fotosíntesis) y estacionales (disminuye en las estaciones de mayor producción vegetal), también aumenta tras la lluvia al ser mayor la respiración de los organismos descomponedores del suelo. Otro factor natural que afecta a la concentración de C02 es la capacidad de absorción de los océanos, que puede sobrepasar el 70% del producido, debido a la solubilidad del gas en el agua (se produce carbonato cálcico que queda atrapado en los fondos marinos, por ejemplo en los caparazones de los corales). Este ciclo natural se desequilibra por la inyección del C02 procedente de las actividades humanas, en especial la quema de combustibles fósiles y de madera (70%), transformación de caliza en cemento y de la intensa deforestación (25%). Esta producción antrópica lleva un ritmo que no puede ser absorbido por la acción conjunta de la fotosíntesis vegetal y del almacenamiento subterráneo y marino.

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Metano (CH4). Es el segundo gas en importancia, alrededor del 20%, con una concentración de l,7ppm, que ha aumentado en los últimos años por fuentes antrópicas, en especial las fermentaciones del aparato digestivo del ganado, los arrozales, las fugas de los oleoductos, los vertederos y la combustión de biomasa.

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Cloro-fluoro-carbonos (CFCs). Ocupan el tercer lugar, contribuyendo aproximadamente el 20% del efecto invernadero. Los CFCs son sustancias químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono. Las moléculas de CFC tienen una larga vida activa. El CFC-11 es activo durante unos 65 años y el CFC-12 durante unos 110 años. Cada molécula de CFC-11 y de CFC-12 contribuye 3.500 y 7.300 veces más, respectivamente, al efecto invernadero que cada molécula de CO2.

Los CFCs también destruyen la capa de ozono en la estratosfera, causando que una mayor proporción de rayos ultravioleta alcance la superficie de la tierra. La manifestación del efecto invernadero es un calentamiento global significativo de la atmósfera terrestre, que de seguir con el mismo nivel de emisiones seria de 0,3°C cada 10 años, con aumentos de 2 a 6°C para mediados del siglo XXI. 

Consecuencias del incremento del efecto invernadero.

Una de las consecuencias del cambio climático es la subida del nivel del mar. Al aumentar la temperatura, parte del agua retenida en forma de hielos sobre los continentes y en los casquetes polares se fundirá, discurriendo hasta alcanzar el mar, que subirá de nivel. El proceso ha ocurrido múltiples veces en la historia de la Tierra. La subida del nivel del mar afectará sobre todo a las regiones costeras que son las más pobladas de todo el planeta. Sus efectos serán múltiples: • Inundación de áreas cercanas al mar, muy grave en islas y zonas deltaicas, que pasarán a quedar cubiertas por el agua. • Avance transgresivo de las zonas batidas por los temporales que afectará sobre todo a ciudades costeras y a zonas turísticas, con una salinización de los acuíferos costeros.

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• Desaparición de lagunas costeras y marismas, algunas de las zonas naturales más emblemáticas del planeta. • Alteración de la escorrentía superficial, ya que favorecerá la inundación de zonas cercanas a la costa y paralización de parte de los sistemas de alcantarillado de las ciudades costeras, que cuentan con muy poca pendiente lo que obligará a establecer sistemas de bombeo para verter esas aguas.

En la gráfica se observa la evolución de la concentración media mensual de C0 2. La oscilación anual se debe a la absorción del C02 por la vegetación durante la primavera y el verano del hemisferio norte, de ahí que presente esa forma en diente de sierra.



EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL

Se puede definir como la diferencia entre las condiciones climáticas en dos tiempos distintos. El cambio climático toma muchas formas, y ocurre en distintas escalas de tiempo y en distintas escalas geográficas. En tiempo reciente, los científicos se han interesado en cambios asociados a calentamiento global debido al impacto de las actividades humanas en la proporción de gases de invernadero en la atmósfera. Este es el llamado incremento del efecto de invernadero. La evidencia del cambio climático es geomorfológica (restos de formas del relieve creadas bajo climas distintos), sedimentológica (el tipo y composición de los sedimentos que se acumulan en una cuenca es controlado por el clima), y biológica (los organismos se adaptan a las condiciones climáticas; los fósiles se asocian al ambiente de depósito).  CAUSAS NATURALES DE LOS CAMBIOS CLIMÁTICOS. a) Variaciones de la energía emitida por el Sol. Lovelock en su teoría Gaia, sostiene que la energía solar ha variado 60

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a lo largo del tiempo. Parece seguro que existen unos ciclos de actividad solar, con manifestaciones como las manchas solares, que se producen cada 11 años, aunque no está claro el modo en que repercuten en nuestro clima. También hay un ciclo de polaridad magnética solar (ciclo de Hale) del orden de 22 años y puede haber otros ciclos desconocidos más largos. b) Variaciones en la órbita terrestre. Los cambios en el carácter de la órbita terrestre alrededor del Sol, se dan en escalas de tiempo de milenios o más largos. Pueden significativamente alterar la distribución estacional y latitudinal de la radiación recibida. Son conocidas como Ciclos de Milankovitch o astronómicos. Son estos ciclos los que fuerzan cambios entre condiciones glaciares e interglaciares pues al disminuir la radiación incidente, disminuye la temperatura, activándose el bucle hielo-albedo. Se deben a tres factores: - Excentricidad de la órbita. La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una elipse. La excentricidad de la órbita sigue ciclos de unos 100.000 años, en los que los recorridos pasan de ser casi circulares a elípticos. En una órbita como la actual, la diferencia en el valor de la constante de radiación solar que llega a la Tierra entre el punto más cercano al Sol (perihelio) y el más alejado (afelio) es de un 6%. - Inclinación del eje. La inclinación del eje de giro respecto a la perpendicular al plano de la eclíptica varía entre 21° y 24° en períodos de unos 41.000 años. Una mayor oblicuidad modifica la posición de los trópicos y, aunque la energía que llega a la superficie terrestre es la misma, no lo es su distribución, acentuándose la estacionalidad del clima. - Posición en el perihelio. El perihelio es el punto de la órbita terrestre más cercano al Sol y el afelio el más alejado. Está relacionado con el movimiento de precesión o cabeceo del eje de rotación respecto a la estrella Polar, que describe ciclos de 23.000 años y afecta a la localización del perihelio (diciembre) y afelio (junio) en el hemisferio norte. c) Eventos catastróficos. - Impactos meteoríticos. Levantan gran cantidad de "polvo" que resta transparencia a la atmósfera, aumentando la contrarradiación y provocando un enfriamiento del clima. El ejemplo más típico es el del meteorito "Nautilus" que impactó al final del Cretácico, con la extinción de numerosas especies. - Emisiones volcánicas. Algunos volcanes expulsan gran cantidad de cenizas y pequeñas partículas (aerosoles) capaces de alcanzar y permanecer durante mucho tiempo en la alta troposfera o en la estratosfera. Estas partículas tienen una enorme capacidad reflectante y representan una pérdida muy importante de radiación solar (un 5 ó 10 %) generando bajadas considerables de la temperatura. La intensa actividad volcánica en el pasado influyó de manera más relevante en el clima terrestre. d) Configuración de continentes y océanos. Los continentes han variado mucho su posición relativa a lo largo de la historia de la Tierra. Suponiendo una relación de superficies continental/oceánica semejante a la actual, han existido diferencias en la distribución de las masas continentales. Este último factor es el que permite la circulación de corrientes oceánicas que regulan la temperatura de las aguas. Un caso especial se produce cuando todos los continentes se reúnen formando un supercontinente (Pangea). Se sabe que ha habido al menos dos situaciones de Pangea, una hace 600 m.a. (final del Proterozoico) y otra hace 300 m.a. (final del Carbonífero). La consecuencia de esta agrupación es una continentalización del clima, ya que las masas de aire oceánicas cargadas de vapor de agua no pueden penetrar hasta el continente. e) Composición química de la atmósfera. Es el factor que más debió influir en los cambios climáticos del pasado más lejano. Se sabe que nuestra atmósfera es, en gran medida, producto de la "desgasificación" 61

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interna de la Tierra durante las etapas iniciales de consolidación como planeta, completada hace 3.500 m.a. La primitiva atmósfera evolucionó hasta hace unos 300 m.a., momento a partir del cual su composición puede considerarse muy semejante a la actual. f) Actividades humanas. Es la actual causa de alteración del clima; desde el comienzo de la revolución industrial la concentración de C02 en la atmósfera está en continuo aumento. De seguir al ritmo actual podría alcanzar el nivel de 0.06 % (frente al 0.035 % actual) a mitad del siglo XXI, lo que significaría un aumento de la temperatura media de la superficie de la Tierra entre 1'5 y 4°C. g) Mecanismos de retroalimentación ("feedback"). Como ejemplo de mecanismos de retroalimentación están todos aquellos que alteran el albedo terrestre (crecimiento de los casquetes de hielo, extensión de zonas desérticas o forestales, erupciones volcánicas...), aquellos procesos que alteren la concentración atmosférica de gases invernadero (formación de agua marina profunda, productividad primaria marina, vegetación, etc.), balance hidrológico (dirección e intensidad de los vientos, gradientes térmicos...).  LA INFLUENCIA DE LA ACTIVIDAD HUMANA EN EL CAMBIO CLIMÁTICO. Actualmente el ser humano podría poner en peligro su propio nicho ecológico con la amenaza del calentamiento global. Los productos gaseosos de la civilización, en forma de gases de efecto invernadero como el C02, han atrapado en la atmósfera el calor suficiente para elevar 0'5°C la temperatura atmosférica media de la superficie terrestre durante este siglo. De persistir esta tendencia, podrían alterarse los patrones climáticos en todo el mundo, o bien podría no suceder nada. El clima mundial depende de una combinación de factores que interactúan de forma compleja que aún no alcanzamos comprenderlo del todo. En 1995 el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), afirmó que "las pruebas en su conjunto indican que el hombre influye de manera ostensible en el clima mundial". El grupo señaló que se desconoce el grado de influencia debido a "las dudas que aún imperan con respecto a factores clave", incluida la medida en que las nubes y los océanos inciden en los cambios térmicos. Mientras aún las consecuencias de la actividad humana son inciertas, la capacidad del hombre de alterar el equilibrio atmosférico es indiscutible. 

MEDIDAS DE PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.

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Vigilancia de la calidad del aire.

Consiste en un conjunto de sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, así como la evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, con el fin de prevenir y reducir los efectos que pueden causar sobre la salud y el medio ambiente. Dicha vigilancia se puede llevar a cabo a escala local, poniendo en marcha redes de vigilancia locales (redes urbanas); a nivel comunitario, mediante programas específicos de vigilancia de contaminación transfronteriza, o a nivel mundial, elaborando programas de ámbito mundial como la red BAPMON, que se encarga del análisis y evolución de los datos sobre los gases invernadero o el estudio de la disminución de la capa de ozono. a) Redes de estaciones de vigilancia, constituidas por equipos manuales, que se encargan de la toma de muestras y su análisis en el laboratorio, y por equipos automáticos de medida continua, que suministran datos hacia un centro de control. Entre ellos destacan las redes urbanas, cuyo fin es conocer la concentración de cada contaminante, estudiando para ello los parámetros que afectan al efecto invernadero, a la capa de ozono y los relacionados con la lluvia ácida. b) Métodos de análisis, que comprenden procesos físicos, basados en someter las muestras de aire a ensayos en los que no se alteran las características de los contaminantes, como la determinación 62

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del color o de la absorción de luz en diferentes longitudes de onda, y métodos químicos, basados en la transformación que sufre la sustancia objeto de análisis. c) Indicadores biológicos de contaminación (bioindicadores), que se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos, cuyos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la evolución de la contaminación atmosférica. Entre los contaminantes más comúnmente detectados mediante indicadores biológicos tenemos HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas destacan los líquenes, que son muy sensibles al SO2, HF y HC1, ya que les producen alteraciones morfológicas y fisiológicas importantes. 

Medidas de prevención y corrección.

Entre las distintas acciones destinadas a disminuir o corregir el problema de la contaminación del aire destacan las siguientes: 1) Medidas preventivas, encaminadas a evitar la aparición del problema, como son: - Planificación de usos del suelo, que mediante los planes de ordenación del territorio contemplen los lugares idóneos para establecer industrias, de forma que sus efectos sobre las poblaciones, vegetación, animales y materiales sean menores. - Evaluaciones de impacto ambiental, que son estudios previos de las alteraciones que sobre el medio ambiente en general y sobre la atmósfera en particular van a provocar la realización de determinadas acciones, proyectos, etc., con el fin de establecer medidas correctoras que mitiguen los impactos antes de que aquellos se lleven a cabo. - Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos, basadas en el desarrollo de procesos que traten de evitar la contaminación en origen. 2) Medidas correctoras, como la depuración del aire contaminado y las estrategias de dispersión. Se recurre a ellas para evitar la descarga masiva de contaminantes a la atmósfera. Entre ellas podemos mencionar: - Concentración y retención de los contaminantes con equipos de depuración, como el empleo de filtros de tejido, precipitadores electrostáticos y absorbedores húmedos. Este método tiene el inconveniente de transferir la contaminación de un medio a otro, ya que al evitar la concentración de contaminantes del aire se producen residuos sólidos y líquidos que pueden contaminar, a su vez, el suelo o el agua. - Sistemas de depuración que emplean mecanismos de absorción basados en la circulación de líquidos capaces de disolver el contaminante gaseoso, métodos que emplean sólidos que retienen selectivamente los contaminantes a eliminar, procesos de combustión de contaminantes mediante el empleo de antorchas o quemadores y procesos de reducción catalítica en el caso de contaminantes que se pueden transformar en compuestos no tóxicos al reaccionar con un agente reductor. - La expulsión de los contaminantes por medio de chimeneas adecuadas, de forma que se diluyan lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del suelo. En este caso se reduce la contaminación local, pero se pueden provocar problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión. 63

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BLOQUE III: LA HIDROSFERA 1. LA HIDROSFERA: Concepto. Distribución del agua en la Tierra. El ciclo del agua. Balance hídrico general. Conceptos básicos: Compartimentos de la hidrosfera, evapotranspiración, infiltración, porosidad, permeabilidad.

precipitación,

escorrentía,

2. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA: Las aguas superficiales: embalses y trasvases. Las aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. Usos y consumo del agua. Conceptos básicos: Cuenca hidrográfica, red de drenaje, divisoria de aguas, escorrentía superficial, acuífero, nivel freático, manantial, pozos, uso consuntivo y no consuntivo. 3. IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA: Contaminación de las aguas marinas y continentales. Eutrofización. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. Medidas preventivas de la contaminación de las aguas. 64

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Conceptos básicos: Tipos de contaminantes (biológicos, químicos, físicos, biodegradables y no biodegradables).

1. LA HIDROSFERA: Concepto. Distribución del agua en la Tierra. El ciclo del agua. Balance hídrico general. Conceptos básicos: Compartimentos de la hidrosfera, evapotranspiración, infiltración, porosidad, permeabilidad.



precipitación,

escorrentía,

CONCEPTO DE HIDROSFERA

Hidrosfera (del griego hydros: agua y sphaira: esfera) se define como el sistema material constituido por el agua que se encuentra bajo, en y sobre la superficie de la Tierra. 

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LA TIERRA

La cantidad de agua presente en la hidrosfera puede considerarse constante (unos 1.356 millones de kilómetros cúbicos). Este agua no se distribuye de manera uniforme a lo largo y ancho del planeta (si así lo hiciera se estima que tendríamos una capa de unos tres kilómetros de espesor). [El vapor de agua emitido por los volcanes, aun siendo muy abundante, no se considera que altere la cantidad global. Sin embargo,

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en el comienzo de la historia de la Tierra sí parece que fue muy importante la aportación que hizo la actividad volcánica. Además de agua se emitieron enormes cantidades de otros gases –desgasificación-]. Se consideran seis compartimentos o sistemas acuáticos, cada uno de ellos con características propias, pero todos más o menos interrelacionados y que son: océanos, depósitos de hielo, aguas subterráneas, aguas superficiales, atmósfera y biosfera. De modo aproximado, se estima que del total de las aguas de la hidrosfera, el 97% está contenido en los mares y océanos. Como sabemos, es un agua salada. Por consiguiente queda un 3% de agua no marina y que podríamos denominar agua dulce. De esta última, un 79% está en forma de hielo en los casquetes polares y en menor medida en las altas cumbres y glaciares de latitudes más bajas que los polos (glaciares de los Alpes, por ejemplo). El 21% restante, se reparte de la siguiente manera: el 20% es agua subterránea y el 1% que queda, podría definirse como agua superficial. Dentro de esta escasa cantidad, proporcionalmente hablando, hay que distinguir entre los lagos (50%), agua edáfica o integrante del suelo (38%) y que no debe ser confundida con las aguas subterráneas, agua atmosférica en estado de vapor (10%), ríos (1%) y biosfera, como integrante de los seres vivos (1%). Existe también agua en el interior de la tierra, formando parte de la estructura cristalina de ciertos minerales, sin embargo esta se considera despreciable, y por otra parte no interviene en el ciclo hidrológico ni en los procesos externos. Como resumen y reflexión, pensemos que casi toda el agua de que disponemos o es salada o está helada y que el agua continental, la que más utilizamos como recurso, no es más que una mínima parte. Por otro lado, llama la atención que las aguas subterráneas son mucho más abundantes que las aguas de escorrentía superficial (ríos y lagos).

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EL CICLO DEL AGUA

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Es un sistema gigantesco impulsado por la energía del Sol cuya función es el transporte del agua del planeta de unas zonas a otras bajo sus diferentes estados. El resultado del trasvase de diferentes volúmenes de agua unos lugares a otros es la interacción dinámica entre la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. El ciclo del agua se puede dividir en dos partes (externa e interna), ambas se producen a escalas de tiempo diferentes. -

Ciclo hidrológico externo:

Consiste en el movimiento cíclico del agua, ascendente (debido a la energía del Sol), por evaporación directa y transpiración (por los estomas de las plantas), y descendente (debido a la gravedad) por precipitación y escorrentía (tanto superficial como subterránea). El agua se evapora en la atmósfera desde el océano y, en un grado mucho menor, desde los continentes. Los vientos transportan este aire cargado de humedad, a menudo a grandes distancias, hasta que las condiciones hacen que la humedad se condense en nubes y caiga como precipitación. La precipitación que cae en el océano ha completado su ciclo y está dispuesta a empezar otro. El agua que cae en el continente, sin embargo, debe completar su camino de vuelta al océano. ¿Qué ocurre con la precipitación cuando ha caído en el continente? Una parte del agua se infiltra en el suelo a través de los poros y a favor de la gravedad (infiltración) y se mueve hacia abajo (escorrentía subterránea), luego en dirección lateral y, por fin, acaba en los lagos, los ríos o directamente en el océano. La infiltración del agua en el suelo va a depender de dos factores principalmente; la porosidad y la permeabilidad de este. La porosidad de un material representa un porcentaje que relaciona el volúmen que ocupan los poros en un volúmen unitario de roca; esto es si la porosidad es del 50 % significa que la mitad de la roca está constituida por poros y la otra mitad por partículas sólidas. Pero no nos habla de cómo están de conectados los poros, para ello recurrimos a la porosidad eficaz, que se refiere a la porosidad representada por aquellos espacios por los que puede circular el agua, es decir aquellos que están comunicados. Por tanto la segunda siempre será menor que la primera. La permeabilidad de un material es la capacidad que este tiene de transmitir un fluido, en este caso agua. Un material será más permeable cuando sea poroso y estos poros sean de gran tamaño y estén conectados. Cuando la velocidad de caída de la lluvia es mayor que la capacidad del suelo para absorberla, el agua adicional fluye sobre la superficie, proceso denominado escorrentía superficial. La escorrentía superficial es función de las características climáticas, topográficas, geológicas y de vegetación de la cuenca y está íntimamente ligada a la relación entre las aguas superficiales y subterráneas de la cuenca. Nótese que la escorrentía es el resto de lluvia que queda en la superficie después de descontar los fenómenos de evaporación y evapotranspiración, almacenamiento e infiltración a capas inferiores. Gran parte del agua que se infiltra o que corre por la superficie, acaba por encontrar la manera de volver a la atmósfera por medio de la evaporación desde el suelo, los lagos y las corrientes superficiales. Además, parte del agua que se infiltra en el suelo es absorbida por las raíces de las plantas, que después la liberan a la atmósfera. Este proceso se denomina transpiración. Dado que no podemos distinguir claramente entre la cantidad de agua que se evapora y la cantidad que es transpirada por las plantas, se suele utilizar el término evapotranspiración para definir el efecto combinado. Cuando la precipitación cae en zonas muy frías (latitudes y altitudes altas) el agua no puede infiltrarse, correr o evaporarse rápidamente sino que se acumula en forma de nieve o hielo. De esta manera, los glaciares almacenan grandes cantidades de agua sobre la Tierra.

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Ciclo hidrológico interno.

Tiene lugar en el interior de la Tierra. La dinámica litosférica hace que, cuando en los procesos subductivos las placas se funden al incorporarse a la astenosfera, los episodios magmáticos que se producen incorporan el agua que iba empapando las rocas subducidas, con lo que ésta entra a formar parte del agua magmática y del ciclo hidrológico interno, liberándose, a veces, en los procesos volcánicos y reincorporándose de nuevo al ciclo hidrológico externo. A estas aguas magmáticas se pueden añadir las que proceden de la desgasificación de los magmas derivados de la fusión de rocas que nunca han estado en la superficie (aguas juveniles). La cantidad de agua reintroducida en el manto compensa a la que sale por las dorsales. Además, otra parte del agua se introduce en las estructuras minerales (agua de hidratación) o se incorpora a los sedimentos en las cuencas sedimentarias quedando almacenada en las rocas. 

BALANCE HÍDRICO GENERAL

El ciclo hidrológico representado en la figura, podría ser cuantificado para el conjunto de la superficie terrestre mediante el balance hídrico. El balance hídrico representa el balance entre los aportes de agua por las precipitaciones y su salida mediante evapotranspiración, recargas subterráneas y corrientes superficiales. Podemos exponer el balance hídrico mediante la siguiente ecuación:

P = ESB + ESP + EVT P = Precipitación ESB = Escorrentía subterránea ESP = Escorrentía superficial EVT = Evapotranspiración a)

Balance hídrico continental. En los continentes, la precipitación es superior a la evapotranspiración lo que origina un excedente que es devuelto a los océanos mediante la escorrentía superficial y subterránea. 68

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BH continental = P (106) - Evt (69) - Esc (37) = 0 km3/año b)

Balance hídrico oceánico. En los océanos, la precipitación es menor que la evaporación lo que origina un déficit. BH oceánico = P (382) - Evp (419) = - 37 km3/año

La escorrentía permite que el balance positivo de los continentes se equilibre con el balance negativo de los océanos. Puesto que las entradas de materia al sistema (P) son de 488 km3/año y las salidas (ESB + ESP + EVT) suponen la misma cantidad, consideramos el ciclo del agua cerrado para la materia. Si bien no es estrictamente correcta tal suposición, se puede aceptar como válida, habida cuenta que tan sólo existe una pequeña aportación de agua al ciclo procedente de los procesos magmáticos y metamórficos, que compensa la pérdida que se registra en la incorporación de agua a los sedimentos y a la estructura de los minerales. Por otra parte, parece evidente que el volumen de agua de los océanos ha permanecido sensiblemente invariable durante, al menos, los últimos 500 millones de años, lo que apoya la anterior afirmación. Se llama tiempo de residencia al tiempo que una molécula de agua permanece en los ríos, mares, lagos,... Estos tiempos varían, desde 20 días en los ríos, 10 días en la atmósfera, a 3.000 años en los océanos.

2. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA: Las aguas superficiales: embalses y trasvases. Las aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. Usos y consumo del agua. Conceptos básicos: Cuenca hidrográfica, red de drenaje, divisoria de aguas, escorrentía superficial, acuífero, nivel freático, manantial, pozos, uso consuntivo y no consuntivo. 

LAS AGUAS SUPERFICIALES: EMBALSES Y TRASVASES

La cantidad y el tipo de sustancias disueltas en las aguas continentales son muy variables en las distintas zonas y proceden de la atmósfera, de donde son incorporadas durante las precipitaciones, o del lavado que ejercen las aguas sobre el terreno por el que discurren, ya sea en superficie o en profundidad. Por tanto, la composición del agua continental variará en función de la litología, así como del clima y la vegetación como factores que determinan el tipo de suelo Aunque prácticamente todos los elementos químicos se encuentran presentes en estas aguas, su proporción suele ser muy baja, siendo la

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concentración salina total pequeña; así, la mayor parte de las aguas continentales son aguas dulces, considerándose como tales aquéllas que contienen como máximo 1 g/L de sales disueltas.

Una parte del 0,02% de las aguas superficiales líquidas fluye siguiendo la topografía, mientras que el resto se aloja en depresiones geológicas. Los ríos son cursos de agua permanente mientras que los arroyos y torrentes son cursos intermitentes que pueden quedarse secos en épocas con escaso aporte de agua. El conjunto de ríos y arroyos que recogen agua de una zona forman una red de drenaje. Las redes de drenaje pueden ser:  Exorreicas: Cuando vierten sus aguas al mar.  Endorreicas: Si vierten sus aguas en una zona interior del continente aislada del mar en la que puede haber o no un lago (Ej. Mar Muerto) Una cuenca hidrográfica es el territorio que abarca una red de drenaje. Por lo general, tiene un río principal y unos tributarios que vierten sus aguas en él. La divisoria de aguas es una línea de cumbres que separa unas cuencas hidrográficas de otras. El caudal de un río en un punto determinado es el volumen de agua que pasa por ese punto por unidad de tiempo y se mide en m3/s.

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Por escorrentía, se entiende la parte de la precipitación que llega a las corrientes superficiales de una cuenca. Se consideran varios tipos de escorrentía. 

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Escorrentía superficial. Corresponde a la precipitación que no se infiltra y llega a la red de drenaje moviéndose sobre la superficie, por acción de la gravedad, no quedando retenida en depresiones del suelo, y que escapa a los fenómenos de evapotranspiración. Escorrentía hipodérmica o subsuperficial. Es el agua de precipitación, que tras infiltrarse, se mueve lateralmente por los horizontes superiores para reaparecer a la superficie e incorporarse a la red de drenaje superficial. Escorrentía subterránea. Es la precipitación que se infiltra hasta alcanzar la capa freática, circulando a través de acuíferos hasta alcanzar la red de drenaje.

La cantidad de agua que se infiltra depende de los siguientes factores: - Tipo de precipitaciones. Mucha cantidad de agua caída en muy poco tiempo se infiltra peor que la misma cantidad de agua distribuida a lo largo de un período mayor. - Tipo de suelo. Un suelo más arenoso permite mayor circulación del agua que uno arcilloso. - Vegetación. A más vegetación, más infiltración y menos escorrentía superficial. - Pendiente. A mayor pendiente, menor infiltración y mayor escorrentía superficial. Muchas formas de alteración artificial de los suelos (la sobreexplotación agrícola, el sobrepastoreo, los incendios...) tienden a disminuir la capacidad de infiltración e incrementar la escorrentía. Las consecuencias son: pérdidas de suelo por erosión y disminución de las reservas de agua (sequías), procesos que se conocen con el nombre de desertificación. Se denomina embalse a la acumulación de agua producida por una obstrucción en el lecho de un río o arroyo que cierra parcial o totalmente su cauce. La obstrucción del cauce puede ocurrir por causas naturales como, por ejemplo, el derrumbe de una ladera en un tramo estrecho del río o arroyo, la acumulación de placas de hielo o las construcciones hechas por los castores, y por obras construidas por el hombre para tal fin, como son las presas. Los embalses generados al construir una presa pueden tener la finalidad de: 

Regular el caudal de un río o arroyo, almacenando el agua de los períodos húmedos para utilizarlos durante los períodos más secos para el riego, para el abastecimiento de agua potable, para la generación de energía eléctrica, para permitir la navegación o para diluir contaminantes. Cuando un embalse tiene más de un fin, se le llama de usos múltiples;

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Contener los caudales extremos de las avenidas o crecidas. Laminación de avenidas; Crear una diferencia de nivel para generar energía eléctrica, mediante una central hidroeléctrica; Crear espacios para esparcimiento y deportes acuáticos.

Los embalses de grandes dimensiones agregan un peso muy importante al suelo de la zona, además de incrementar las infiltraciones. Estos dos factores juntos pueden provocar lo que se conoce como seísmos inducidos. Son frecuentes durante los primeros años después del llenado del embalse. Si bien estos seísmos inducidos son molestos, muy rara vez alcanzan intensidades que puedan causar daños serios a la población.

La incidencia medioambiental de un embalse va a depender de la ubicación de este aunque, de forma general, podemos considerarlo como una de las construcciones más impactantes sobre el medio ambiente.

IMPACTOS POSITIVOS

IMPACTOS NEGATIVOS

Ocio y recreo

Anegación de grandes superficies

Recarga de acuíferos

Alteraciones del nivel freático de los acuíferos

Abastecimiento urbano e industrial

Altera la migración de especies piscícolas

Uso no consuntivo

Incrementa el riesgo de eutrofización

Energía hidroeléctrica: renovable y limpia

Disminución de la biodiversidad

Transformación de zonas áridas en cultivables

Retroceso de deltas y degradación de playas al retener los sedimentos

Laminación de caudales disminuyendo el riesgo de avenidas

Modificación de caudales aguas abajo asociados al régimen de explotación Riesgos asociados a la rotura de la presa Conflictividad social asociada a la desaparición de pueblos, patrimonio histórico artístico,..

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Carlos Hidalgo Gutiérrez Transformación de ecosistemas fluviales en lacustres Subsidencias y colapsos en el vaso de la presa Cambios en el macroclima de la zona Asociados a su construcción: trazado de carreteras, desmontes, tendidos eléctricos, canteras, escombreras,...

Los trasvases de cuenca son obras hidráulicas cuya finalidad es la de incrementar la disponibilidad de agua en una cuenca vecina. Los usos específicos del agua pueden ser los más variados, sin embargo los más comunes son: 

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Abastecimiento de agua potable a ciudades con un número de habitantes superior al que podrían soportar los recursos hídricos de la cuenca en la cual se sitúa la ciudad. Esta necesidad se da en casi todas si no en todas las megaciudades. Esta situación acarrea una serie de impactos ambientales, sobre todo si se considera que las aguas servidas se restituirán en una cuenca diferente de la que se extrajo el agua. Riego, este tipo de obras se hace necesario cuando las tierras de buena calidad se encuentran en áreas con escasos recursos hídricos Generación de energía hidroeléctrica. Estas obras son bastante frecuentes y es una forma de construir embalses más pequeños y maximizar el uso de la potencia instalada en la central Hidroeléctrica. Para usos múltiples.

La realización de grandes trasvases entre cuencas lleva aparejado la construcción de grandes embalses y conducciones, tanto en la cuenca donante como en la receptora. Por tanto, los inconvenientes de los trasvases se derivan por un lado de la construcción de las grandes infraestructuras necesarias y, por otro, de la alteración en la dinámica fluvial de ambas cuencas y de sus ecosistemas. Como ocurre con los embalses, los impactos ambientales causados por un trasvase van a depender del valor ambiental de las zonas afectadas causando un impacto similar al de la construcción de una autovía o una línea de tren de alta velocidad. Además de los impactos causados por los embalses que han de construirse, los trasvases llevan asociados los siguientes impactos ambientales:   

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Al tratarse de construcciones que deben tener pendientes muy reducidas y prácticamente constantes se requerirán importantes movimientos de tierra con grave alteración de los ecosistemas. Durante cientos de kilómetros se produce una división del territorio produciendo un importante efecto barrera que afectará a la fauna. En la cuenca efluente se produce una pérdida de caudal aguas arriba y de sedimentos aguas abajo con gran afectación para la fauna y la flora tanto en las zonas sumergidas de las orillas (muy ricas en biodiversidad y son las zonas donde se reproducen los peces), como en las zonas emergidas donde la vegetación de ribera sufrirá importantes alteraciones. En la cuenca receptora se producen alteraciones físico-químicas derivadas de la llegada de aguas con otras características que afectará gravemente a los organismos que allí se desarrollan. 73

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Se produce un intercambio de fauna entre las cuencas que afectará al ecosistema de las zonas afectadas, la introducción de especies ajenas a un ecosistema es una de las principales causas de pérdida de biodiversidad del planeta.

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LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

La Hidrogeología es la ciencia que se ocupa del estudio de las aguas subterráneas. Estas, representan el 14% del total del agua dulce de la hidrosfera, mientras que los ríos representan el 0'004%. No cabe duda de que el agua subterránea representa el mayor depósito de agua dulce que resulta fácilmente explotable por los seres humanos.

El origen de las aguas subterráneas está en la infiltración en el terreno de las aguas superficiales en regiones karstifícadas, materiales detríticos, rocas fisuradas...volviendo de nuevo a la superficie por evapotranspiración, formando manantiales, alimentando ríos y lagos o desembocando directamente en el mar. Un acuífero (del latín "transportar agua") es una formación geológica que contiene agua y que permite su libre circulación a través de los poros bajo la acción de la gravedad. La roca en cuestión ha de ser porosa y permeable, como por ejemplo una arena o una caliza karstificada. Se les denominan también embalses subterráneos por ser las misiones que cumplen similares a las de los embalses de superficie. En un acuífero la porosidad y la permeabilidad han de tener valores muy altos. En el transcurso del movimiento descendente del agua que se infiltra en el terreno, se pueden distinguir verticalmente tres zonas: zona de aireación, zona de saturación, separadas ambas por la denominada superficie freática o nivel freático. 1) Zona de aireación o no saturada. Está localizada entre la superficie del terreno y la superficie freática. Se distinguen tres subzonas:

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a) Subzona edáfica o de evapotranspiración. Comprendida entre la superficie del terreno y los extremos de las raíces de la vegetación; es la franja del suelo sometida a evapotranspiración. Su espesor varía de 8-25 cm en las zonas sin vegetación, hasta 3 o 4 m. b) Subzona de retención o intermedia. No está afectada por las raíces de las plantas, su grado de compactación es mayor. Cuando desaparece el agua gravífíca, mantiene agua higroscópica, pelicular y capilar. c) Subzona capilar. Es la franja de transición a la zona saturada, su límite inferior lo constituye la superficie freática y su espesor depende de las fuerzas capilares que hacen ascender el agua. 2) Nivel freático o hidrostático: (del griego "phreatos" pozo) es una superficie teórica definida como el lugar geométrico de puntos de agua en el subsuelo que soportan una presión igual a la atmosférica, y viene determinada aproximadamente por el nivel de la superficie del agua en el interior de los pozos que penetran en la zona de saturación. La altura del nivel freático varía según la zona; mientras que en las zonas lluviosas puede permanecer a pocos centímetros de la superficie, en los desiertos se encuentra a gran profundidad, y sólo cuando existe un desnivel muy acusado del terreno puede llegar a asomar a la superficie formando los oasis. 3) Zona de saturación: es la parte del suelo situada por debajo de la superficie freática en la que el agua llena completamente todos los poros. El límite inferior lo constituye el zócalo impermeable, zona del subsuelo poco porosa y poco permeable, por lo que el agua no puede circular por ella. Los acuíferos se clasifican en función de la presión a la que está sometida el agua en los medios porosos y permeables. a) Acuífero libre o freático. Formación geológica porosa y permeable en la que la superficie freática no queda limitada por arriba por ningún material impermeable que separe la zona inferior saturada, de la superficie del terreno. En este caso, si se hace un sondeo que se introduzca en el acuífero, el nivel del agua en el interior de la perforación coincide con la superficie freática, lo cual indica que la presión en ésta coincide con la atmosférica. La salida natural produce manantiales, surgencias,... b) Acuíferos confinados o cautivos. En los pozos perforados en este tipo de acuífero, el agua se eleva hasta el nivel freático. Los acuíferos confinados son formaciones geológicas permeables, completamente saturadas de agua, confinadas entre dos estratos impermeables. En estos acuíferos, el agua está sometida a una presión mayor que la atmosférica (no existe nivel freático) por lo que al perforar un pozo, el agua subiría hasta una cierta altura llamada nivel piezométrico. Si el nivel piezométrico queda por encima de la superficie del terreno, se trata de un pozo artesiano surgente, y si queda por debajo, de un pozo artesiano no surgente.

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EXPLOTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

El agua subterránea deja de considerarse como tal cuando abandona el subsuelo para emerger a la superficie del terreno (pasando en ese instante a ser agua superficial) a través de manantiales, zonas de rezume, o simplemente de las plantas del suelo. a) Descarga natural: Los manantiales. Son una descarga natural de agua en la superficie del terreno en cantidad apreciable, procedente de un acuífero. Son aliviaderos naturales por los que desaguan los embalses subterráneos, ya sea directamente bajo la atmósfera (manantiales subaéreos) o bajo la superficie de océanos, lagos o ríos (manantiales subacuáticos). La causa más frecuente de la aparición de manantiales se debe a variaciones locales de la permeabilidad del terreno que a su vez se puede deber a fenómenos de carácter tectónico como una falla. Son especialmente frecuentes en áreas de montaña los manantiales de ladera, en los que la superficie de terreno intercepta a la superficie freática produciéndose en ese punto la salida del agua. b) Descarga artificial: Los pozos. El método más corriente de explotación de los acuíferos es la perforación de pozos verticales que alcanzan el nivel hidrostático local, por los que se extrae el agua mediante bombeo.

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El efecto más notable del bombeo de los pozos es la depresión provocada en el nivel de agua en su interior, consecuencia del descenso generalizado de la superficie freática del acuífero en el entorno de la captación. En efecto, cuando un pozo empieza a bombear agua subterránea, se produce un "vacío" que origina un cono de depresión alrededor del mismo, tanto más acusado en profundidad y extensión cuanto mayor sea el caudal de explotación y menor sea la permeabilidad del acuífero, debido a que el agua tiene que fluir hacia esa zona para llenar ese "vacío" generado por la extracción de agua.

Al principio aumenta rápidamente el cono de depresión, pero este aumento va siendo cada vez menos acusado hasta que se llega a un equilibrio entre el caudal extraído y el aporte de agua al acuífero continuando en lo sucesivo el bombeo a nivel constante (aforación). Se llama radio de influencia del pozo, a la distancia máxima a la que se acusan los efectos de la depresión originada en otro pozo testigo, es decir, al radio en la base del cono de depresión. El diámetro del pozo tiene poca importancia en el caudal de agua que suministra el pozo, este depende directamente de la permeabilidad de la roca y del radio del cono de depresión. Si los pozos de una zona están demasiado próximos unos a otros, llegan a superponerse sus conos de depresión, o sea, sus radios de influencia, originándose entonces un descenso generalizado del nivel hidrostático regional que puede llegar a secar los pozos que no sean bastante profundos. 

PLANTAS DESALADORAS

Como solución a la falta de agua en determinadas regiones (por embalses insuficientes, sequías frecuentes, etc.) ya sea para uso doméstico, industrial o incluso agrícola se recurre al agua de mar o de lagunas saladas. El agua del mar contiene un 3,5% de sales minerales y el uso corriente de agua sólo admite un 0,1 % de sales disueltas. Por ese motivo, para poder utilizar el agua del mar y demás aguas salobres para el consumo se utilizan distintas técnicas de desalación o desalinización. Entre los métodos utilizados para desalinizar el agua del mar destacan los siguientes: a) Destilación por corriente de vapor en varias etapas. Consiste en calentar el agua salada y hacer pasar el vapor resultante por una serie de cámaras. A medida que la temperatura de la salmuera disminuye, la presión en las sucesivas cámaras también lo hace con el fin de mantener el agua en forma de vapor hasta el final del proceso. Al enfriarse el vapor circulante, cede calor que se utiliza para calentar los tubos de entrada de agua salada. El líquido que se ha ido condensando se recoge como agua desalada al terminar el proceso. 77

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b) Ósmosis inversa. La ósmosis es el paso espontáneo de moléculas de agua de una solución diluida a una solución concentrada a través de una membrana semipermeable que permite el paso del agua pero no de las sales disueltas, hasta alcanzar el equilibrio osmótico. Este paso se hace a una presión llamada presión osmótica. Aplicando a la solución concentrada una presión superior a la osmótica, el proceso se invierte (ósmosis inversa). Podemos definir ósmosis inversa como la filtración bajo presión a través de una membrana semipermeable. Los poros de la membrana están concebidos de manera que la mayoría de las sales, de los inorgánicos y de los iones son eliminadas (90-99%). Las moléculas de agua atraviesan fácilmente la membrana.

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ENERGÍA HIDROELÉCTRICA Y MAREAL

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LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

Se basa en aprovechar la energía potencial del agua que fluye desde las montañas al mar, impulsada por la gravedad para producir electricidad, previo paso por energía cinética utilizando turbinas acopladas a alternadores.

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Pocas veces el caudal de un río asegura un caudal de agua regular, de manera que pueda ser aprovechada directamente su energía potencial sin necesidad de embalsarla previamente. En la mayoría de los casos es necesario retener una importante cantidad de agua mediante la construcción de una presa, formándose así un embalse que produce un salto de agua para incrementar la energía potencial de la masa de agua embalsada y transformarla posteriormente en energía hidroeléctrica. Evidentemente, no todo este potencial energético es aprovechable ya que los caudales dependen de la pluviometría y esta varía con la climatología, que no es constante, aunque se pueda determinar un valor medio a lo largo del año. La energía hidráulica puede contribuir aún en mayor medida de lo que se está haciendo hoy día como frente de energía alternativa a los combustibles fósiles. Esta circunstancia se ve avalada además por el hecho de que la energía potencial del agua es una de las formas más puras de energía, puesto que no es contaminante y puede suministrar trabajo sin producir residuos.

HIDROELÉCTRICA

VENTAJAS -

Energía limpia. Bajo coste de explotación. Regula las avenidas. Mantenimiento mínimo. No contaminante. No hay que emplear sistemas de refrigeración o calderas. Permite el aprovechamiento para actividades de recreo. Almacena el agua para utilizarla en los regadíos. Alto rendimiento. El 80-90% de la energía es trasformado en E. mecánica y eléctrica.

INCONVENIENTES Transforma sistemas fluviales en lacustres. Fuerte impacto ambiental. Los sedimentos se acumulan en el embalse empobreciendo de nutrientes el resto del río y disminuyendo los aportes a la desembocadura lo que incrementa la erosión costera y el hundimiento de los deltas Tiempo de explotación limitado (colmatación). Riesgos asociados (rotura presa). Disminuye la biodiversidad. Genera cambios en la composición química del agua embalsada. La construcción de pantanos exige el traslado de pueblos enteros. 79

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ENERGÍA MAREAL O MAREOMOTRIZ

Los ascensos y descensos del nivel del mar, provocados por la acción de las fuerzas gravitatorias del Sol y de la Luna, han sido aprovechados por el hombre para la producción de energía desde hace muchísimos años. La variación del nivel de los océanos hace que el agua entre y salga de estuarios y bahías generando un flujo de agua bidireccional. En zonas donde la oscilación de marea supera los 10 metros, se pueden utilizar para generar energía eléctrica. Para ello se construye un dique que cierre una bahía y hacer que el agua circule a través de unas turbinas reversibles que generan electricidad. Tiene todas las ventajas de las energías renovables pero algunos inconvenientes como son el gran impacto sobre los ecosistemas costeros en la zona de explotación, su utilización limitada a zonas costeras con un mínimo de 10 m de diferencia mareal y el desfase entre las mareas y la demanda de energía eléctrica.

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USOS Y CONSUMO DEL AGUA

Se entiende por recursos hídricos naturales de una región durante un determinado período de tiempo al volumen de agua del que podría disponerse en dicha región de forma natural, es decir, sin obras artificiales, independientemente del origen superficial o subterráneo de esta agua. El período de tiempo que se suele considerar es el año hidrológico, que es un período continuo de doce meses que comienza cuando el almacenamiento superficial y subterráneo de agua se reduce al mínimo. En España el año hidrológico comienza el 1 de octubre y termina el 30 de septiembre. Pese a esta abundancia, en diversas regiones del planeta existen problemas de falta de agua que empiezan a ser graves en algunos casos, debido a que la distribución pluviométrica es muy irregular. Países pobres y países ricos se diferencian por sus consumos medios de agua por habitante, que en los de extrema pobreza puede llegar a un máximo de 5 litros, mientras los ricos llegan a consumir hasta 350 litros diarios por persona en usos domésticos. Podemos diferenciar dos tipos de recursos hídricos:

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a) Agua superficial. Es el agua procedente de la lluvia y el deshielo que discurre con rapidez sobre el suelo y alimenta arroyos, charcas y ríos. Esta agua constituye la escorrentía superficial, que proporciona la mayor parte del agua utilizada. b) Agua subterránea. Constituye el agua de precipitación infiltrada en el subsuelo que escapa de la evapotranspiración y desciende hasta llegar a una capa impermeable que la retiene, acumulándose encima y saturando los huecos del terreno formando un acuífero. 

USOS CONSUNTIVOS

Son aquellos en los que hay un consumo de agua o un cambio en su calidad por lo que no puede volver a emplearse; por ejemplo, abastecimiento urbano, regadíos,... - Usos urbanos. Cubren las necesidades de agua en los hogares y servicios públicos como limpieza de calles, riegos de jardines, y otros usos municipales. - Usos industriales. El agua se utiliza como materia prima en industrias químicas y alimentarias, para generar vapor, como refrigerante, como factor para la limpieza, en la industria papelera, textil,... - Usos agrícolas. La agricultura es el mayor demandante y consumidor de agua (80%). Actualmente se está haciendo un uso más racional del agua con los sistemas de riego por goteo. - Usos ganaderos. Fundamentalmente para limpieza de las instalaciones y como bebida para el ganado. 

USOS NO CONSUNTIVOS

Son aquellos en los que no hay un consumo del agua por lo que puede utilizarse para otros usos al no ser afectada su calidad. - Usos energéticos. La energía hidroeléctrica representa en España un 18% del total de la energía eléctrica generada. El uso hidroeléctrico del agua no produce consumo físico de la misma. El agua también se usa en centrales térmicas y nucleares como refrigerante del circuito de condensación. - Navegación. Para la navegación fluvial debemos disponer de cauces en condiciones hidráulicas apropiadas y caudales compatibles con el calado de las embarcaciones. Cuando el caudal natural de una corriente fluvial navegable es insuficiente para permitir el tráfico de embarcaciones durante ciertos períodos del año, puede recurrirse al auxilio de embalses de regulación que proporcionen los caudales necesarios. En España los únicos cursos navegables son los ríos Ebro y Guadalquivir en sus tramos inferiores. - Usos recreativos. A medida que se eleva el nivel de vida aumenta la demanda de los recursos hidráulicos con fines recreativos: pesca, baño, deportes náuticos,... Este uso del agua requiere aguas de buena calidad y con frecuencia las aguas quedan contaminadas con cremas solares, pinturas y gasóleos de las embarcaciones,... -

Usos ecológicos y ambientales. Se refiere a la cantidad mínima de agua que deben tener los ecosistemas acuáticos. Se calcula que es necesario conservar como caudales mínimos o ecológicos los

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que circulan de forma natural en períodos secos. En España estos caudales suponen del orden de 10% de los caudales medios.

La función de los caudales mínimos es: a) Asegurar el equilibrio biológico del medio acuático natural y el balance físico (erosión). b) Evitar el estancamiento de agua y de esta forma focos de infección que pongan en peligro la salud. c) Diluir suficientemente las contaminaciones dispersas. d) Conservar la estética de los parajes naturales. e) Necesidad de recarga de acuíferos. Parece un criterio prudente tomar como referencia las condiciones ecológicas y ambientales del medio natural antes de ser modificado por el hombre, las que han regido los ríos durante milenios, y no las condiciones artificiales creadas en las últimas décadas, salvo casos especiales.

3. IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA: Contaminación de las aguas marinas y continentales. Eutrofización. Contaminación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación y salinización de acuíferos. Medidas preventivas de la contaminación de las aguas. Conceptos básicos: Tipos de contaminantes (biológicos, químicos, físicos, biodegradables y no biodegradables). 

CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES

La contaminación del agua es, «la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica». La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que el agua está contaminada cuando su composición o su estado natural se ven modificados, de tal modo que el agua pierde las condiciones aptas para los usos a los que estaba destinada. Según el modo en que se produce la contaminación, podemos distinguir entre contaminación difusa, cuando su origen no está claramente definido (por ejemplo, un río que se contamina por metales pesados al pasar por una zona minera, o el ejemplo anterior de un acuífero con pesticidas procedente de campos de cultivo) y contaminación puntual, cuando hay un foco emisor determinado que afecta a una zona concreta (por ejemplo, un vertido de aguas residuales a la salida del pueblo). Podemos distinguir también entre contaminación natural, que es aquella que se produce cuando, por causas naturales, el agua contiene sustancias que la alteran: desde restos vegetales a excrementos de organismos acuáticos pasando por las arcillas que se arrastran tras la lluvia (El río Tinto en Huelva lleva numerosos compuestos químicos y metales disueltos tomados al circular por terrenos ricos en estas sustancias). Normalmente, esta contaminación es eliminada por los mecanismos naturales de autodepuración. Dentro de la contaminación debida a la acción antrópica, podemos distinguir entre contaminación urbana; agrícola e industrial. Contaminación de origen urbano, es la que se produce tras el uso de agua, tanto para la limpieza 82

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como para la higiene en los domicilios y comercios. Es un agua que posee una alta carga de materia orgánica (restos fecales, restos de alimentos, aceites) y productos químicos variados (detergentes, lejías e incluso ácidos fuertes). La contaminación de origen agrícola es debida al uso masivo que se hace en la actualidad de productos fitosanitarios: abonos químicos, pesticidas o plaguicidas (herbicidas, insecticidas, fungicidas, acaricidas...). De entre los primeros, destacan los fosfatos y los nitratos, ambos muy relacionados con un tipo de contaminación llamada eutrofización. Entre los pesticidas, hay una gran variedad de moléculas orgánicas. A lo largo del tiempo han sido prohibidos muchos de ellos, tras conocerse los efectos que tienen sobre las personas y el medio ambiente (busca información sobre el primero y más famoso, el DDT). Pero otros muchos se siguen usando sin tenerse la certeza de que son inofensivos (es muy difícil demostrar que producirán cáncer a las personas al cabo de de veinte o treinta años. Además, las compañías que los fabrican son grandes multinacionales que cuentan con carísimos gabinetes de abogados capaces de “solucionar” cualquier denuncia que alguien haga contra sus productos). Las explotaciones ganaderas producen grandes cantidades de materia orgánica, que pueden contaminar aguas superficiales y subterráneas. Las industrias agroalimentarias también contaminan el agua tras los procesos de elaboración de sus productos. La contaminación de origen industrial es la que provoca un mayor impacto y, debido a la gran variedad de materiales y formas de energía que pueden presentarse, debe ser corregida de manera específica. Son contaminantes de tipo industrial la ya mencionada materia orgánica, los metales pesados, los aceites y grasas minerales (empleados en los motores de explosión), los hidrocarburos, las sustancias que alteran el pH, los cambios de temperatura y las radiaciones de diferentes tipos. Las industrias contaminantes son muy diversas (metalúrgicas, petroquímicas, papeleras, textiles, mineras, etc.). Otras fuentes de contaminación antrópica son los vertederos de residuos, tanto urbanos como industriales así como los talleres y desguaces de vehículos. No podemos olvidar como fuente de contaminación las mareas negras producidas ocasionalmente por hundimiento de petroleros (todavía nos acordaremos dentro de muchos años, de las secuelas de la catástrofe del petrolero Prestige ocurrida en las costas gallegas). Una práctica prohibida pero habitual es la limpieza de las bodegas y depósitos de los barcos en alta mar. Esto también produce manchas de hidrocarburos. Los agentes contaminantes los podemos clasificar en tres grupos: a) Contaminantes biológicos El agua puede contener materia orgánica y microorganismos patógenos que la convierten en causa o vehículo de enfermedad si se utiliza para satisfacer las necesidades biológicas, actuando como un factor limitante del desarrollo económico y social. Se contamina básicamente por los excrementos humanos o animales y por las aguas residuales. Esta contaminación fecal incorpora una variedad de organismos patógenos relacionados con las enfermedades que pueden existir en la comunidad en ese momento. Los organismos negativos más adaptados son los hongos, protozoos y algas, que pueden producir sustancias tóxicas, infecciones y disminuir las cualidades organolépticas del agua. Las bacterias y los virus tienen una capacidad de supervivencia más baja, y por lo tanto su transmisión tiene que ser rápida. b) Contaminantes químicos Se trata principalmente de nitratos y fosfatos, metales pesados y diversos productos químicos como detergentes, aceites y gases como el metano y el amonio. Atendiendo al metabolismo de los contaminantes los podemos diferenciar en:

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- Biodegradables. Son compuestos que se descomponen generalmente por la acción de microorganismos o por el Sol, en sus componentes orgánicos, en un corto plazo. Es el caso de los nitratos y fosfatos, procedentes de los fertilizantes o de la descomposición de materia orgánica. - No biodegradables. Son compuestos obtenidos por síntesis química, tales como plásticos, pesticidas, metales pesados,... que al ser extraños al ecosistema, casi no encuentran organismos con equipos enzimáticos capaces de degradarlos, pudiendo llegar a concentraciones peligrosas, al acumularse en cada eslabón de las cadenas tróficas. Compuestos orgánicos tales como plaguicidas, policlorobifenilos (PCBs) y detergentes, pueden alterar el sabor, olor y color natural, producir espumas y alcanzar toxicidad por bioacumulación (acumulación progresiva de sustancias tóxicas persistentes en los seres vivos, ya sea directamente del ambiente que les rodea o indirectamente o a través de la cadena alimenticia) en los organismos acuáticos. c) Contaminantes físicos - Radiactividad, procedente de fuentes naturales (rayos cósmicos, suelo...) o actividades humanas (líquidos refrigerantes de centrales, residuos radioactivos de actividades médicas, de investigación o industriales). Se acumulan en los lodos de los embalses y fondos oceánicos. Son mutagénicos y tienen efectos cancerígenos. - Sólidos en suspensión. La presencia de partículas groseras y coloidales, inorgánicas u orgánicas, interfieren la penetración de la luz, disminuyendo la flora aerobia, la capacidad de autodepuración, y dificultan su tratamiento en las plantas potabilizadoras. - Temperatura. Es una forma importante de contaminación en sistemas acuáticos y ocurre generalmente, cuando el agua utilizada para el enfriamiento de las plantas generadoras de energía es liberada al medio ambiente a una temperatura mayor de la que se encontraba naturalmente {entre 9 y 20 °C más caliente). El aumento de temperatura produce una disminución en los niveles de oxígeno disuelto en el agua, sobre todo si existe contaminación orgánica, y un aumento en la velocidad de las reacciones químicas, lo que reduce la capacidad autodepuradora de las aguas y eleva la toxicidad de algunas sustancias. Efectos asociados a contaminación térmica del agua. 1. Altera la composición del agua disminuyendo su densidad y la concentración de oxígeno disuelto. 2. Provoca que especies no tolerantes a temperatura altas dejen de existir (peces y larvas) o emigren a otras regiones. 3. Produce cambios en las tasas de respiración, crecimiento, desarrollo embrionario, alimentación y reproducción de los organismos del ecosistema. 4. Estimula la actividad bacteriana y parasítica (hongos, protozoos, nemátodos...), haciendo el sistema más susceptible a enfermedades y parasitosis por organismos oportunistas. 5. Aumenta la susceptibilidad de los organismos del ecosistema a cualquier contaminante, ya que el metabolismo de los organismos debe modificarse para soportar el estrés de tener que sobrevivir a una temperatura anormal.

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6. Modifica los periodos de reproducción de muchas especies, lo que puede desembocar en el crecimiento exagerado de algunas especies y la desaparición de otras. El crecimiento y la fotosíntesis de las plantas aumenta. 7. Reduce la viscosidad del agua y favorece los depósitos de sedimentos. 8. Varía el olor y el sabor de las aguas debido a la disminución de la solubilidad de los gases y el aumento de la capacidad disolvente. 9. Provoca trastornos en las cadenas alimenticias de los ecosistemas acuáticos. 

EUTROFIZACIÓN DE LAS AGUAS

Debido a su poder erosivo, los ríos arrastran sales, materia orgánica y sólidos en suspensión. A todo esto la acción humana añade residuos provenientes de sus actividades domésticas, industriales (sólidos y metales de actividades mineras), agrícolas y ganaderas (nitratos, fosfatos, pesticidas...) que la capacidad de autodepuración que los ríos poseen no puede asumir, por lo que se desencadenan procesos de contaminación cuyos efectos más importantes son las alteraciones en la fauna y/o flora acuáticas y la aparición de olores desagradables. La principal defensa que los ríos tienen para contrarrestar la contaminación es su dinámica. Sin embargo, la contaminación de los lagos es de mayor magnitud puesto que se trata de masas de agua estáticas. En las aguas sin contaminar existe un equilibrio biológico entre la fauna y la flora que se rompe por la presencia de contaminantes, dando lugar a que algunas especies desaparezcan, mientras que otras se desarrollan demasiado. Un ejemplo de esto es el proceso conocido como eutrofización. Cuando la Biblia en el Capítulo VII dice "Todas las aguas del río se tiñeron de rojo, los peces morían, la peste se extendió entre los egipcios...."posiblemente se había presentado un problema grave de eutrofización, pues es característica de este proceso la aparición de una flora de color rojo sangre en primavera y principios de verano.

Eutrofización es el término empleado para describir la secuencia de cambios en los ecosistemas acuáticos causados por un incremento en el suministro de nutrientes al agua. Desde un punto de vista teórico, un lago o un embalse puede evolucionar de forma natural entre dos estados extremos:

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1) Estado oligotrófico (del griego oligo = poco, y trophein = alimento). Está caracterizado por un bajo suministro de nutrientes en relación con el volumen de agua, lo que genera una vegetación escasa, fitoplancton variado, aguas claras y un alto contenido en oxígeno disuelto en aguas profundas. Los lagos oligotróficos, que suelen ser muy profundos, mantienen comunidades de peces que necesitan aguas muy oxigenadas (trucha de lago, albur,...). 2) Estado eutrófico (del griego "eu" = bien). Si hay un aporte excesivo de nutrientes que supera la capacidad de autodepuración natural que tienen los medios acuáticos, se produce un exceso de algas y plantas acuáticas y una gran actividad biodegradativa de la materia orgánica formada, que consume el oxígeno del agua, y provoca un deterioro de su calidad reduciendo sus posibles usos. El riesgo de este aumento explosivo de productividad biológica es tanto mayor cuanto menos dinámicas sean las aguas, y mayor sea el aporte de nutrientes, siendo por ello los lagos los más expuestos a esta alteración, especialmente cuando tienen establecida una termoclina. La eutrofización la podemos sintetizar en tres fases:

 Gran aporte de nutrientes (1), fundamentalmente de fósforo, que es el principal factor limitante, pues el nitrógeno, que también es necesario, puede ser fijado por las cianobacterias. Este P procede básicamente del uso de abonos y fertilizantes agrícolas, industrias agropecuarias, de detergentes con fosfatos y residuos alimenticios. Estos nutrientes favorecen la fase siguiente.  Proliferación de organismos fotosintéticos superficiales (2), fitoplancton y algas, enturbian el agua, disminuyen la zona fótica y producen al morir una gran acumulación de materia orgánica en el fondo (3).  Oxidación de la materia orgánica del fondo (4), agotando el oxígeno y llegando a producirse condiciones de anaerobiosis que favorecen la aparición de bacterias anaerobias. Éstas fermentan (5) la materia orgánica sobrante y desprenden compuestos químicos de olor desagradable (6) (H2S, CH4 y NH3) y peligrosos para la salud (las nitrosaminas producen cáncer de estómago). Todo ello empobrece la vida acuática.

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Ciencias de la Tierra y medioambientales EFECTOS

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Estéticos, turbiedad, color verdoso y olor desagradable. Falta de oxígeno pudiendo producirse una anoxia total. Gran sedimentación, acumulándose depósitos sobre el fondo. Disminución de la vida acuática. Alteración de las características organolépticas del agua.

PROBLEMAS

Aumento de la vegetación, con cambios en el equilibrio biológico y sustitución de especies. Disminución del valor recreativo. Alteración de la salud.

SOLUCIONES

Reducir el aporte de nutrientes, en especial de fósforo, usando detergentes sin fosfatos, y moderación en la utilización de fertilizantes. Limitar el crecimiento de las algas.

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CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

Las aguas subterráneas tienen un comportamiento diferente al de las aguas superficiales frente a la contaminación, consecuencia de su diferente formación, localización y dinámica. Puede ser: - Puntual, con un foco localizado (un vertedero, el tanque de una gasolinera, una fosa séptica,...) y que afecta a zonas muy concretas y próximas al foco emisor. - Difusa, cuando afecta a una amplia zona del acuífero (fertilizantes agrícolas, lixiviados,...).

A diferencia con las aguas superficiales, la detección no suele ser inmediata, pueden haber transcurrido meses o años. Por otro lado, los acuíferos, al tener un flujo muy lento y afectar a volúmenes muy grandes, necesitan mucho más tiempo para renovarse, e incluso el problema se mantiene al quedar las sustancias contaminantes adsorbidas en el acuífero. Es decir, son más difíciles de proteger, de depurar artificialmente y su autodepuración es muy lenta. 87

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Las principales actividades humanas que producen impactos en las aguas subterráneas se pueden englobar en los siguientes grupos: a) Residuos sólidos urbanos. Los líquidos (lixiviados) procedentes de ellos o la lluvia infiltrada a su través pueden arrastrar a los contaminantes. b) Actividades agrícolas. Afectan a grandes superficies ya que aportan restos de fertilizantes (la mitad de los nitratos usados se filtran a los acuíferos), plaguicidas (debido a su gran persistencia, entre una semana a cinco años, tienen efectos graves), así como residuos oleícolas como el alpechín. c) Granjas ganaderas. Salvo las grandes instalaciones, no son muy problemáticas. Dentro de ellas las porcinas son las más contaminantes por la generación de purines. d) Actividades industriales. Pueden inyectar líquidos en pozos o vertidos superficiales, o a partir de escombreras o balsas provocar infiltraciones. e) Actividades mineras. En el tratamiento del mineral y en las escombreras se favorece la infiltración. Las explotaciones de minerales nucleares generan grandes volúmenes de rocas con residuos de baja actividad. El almacenamiento de los residuos de reactores nucleares será extremadamente cuidadoso en evitar flujos de aguas subterráneas. f) Depósitos subterráneos. Almacenan una gran variedad de sustancias como gasolina, aceites, y otros productos químicos. Se calcula que cientos de miles de dichos tanques pudieran estar perdiendo sustancias tóxicas que contaminan las aguas subterráneas. g) Accidentes en el transporte. Los accidentes también pueden causar la contaminación de las aguas subterráneas. Se transporta un gran volumen de materiales tóxicos por camión, tren y avión por todo el país. Todos los días ocurren derrames químicos o petrolíferos. Si estos accidentes no son manejados con cuidado, pueden resultar en la contaminación de aguas subterráneas. Frecuentemente, el pensamiento inmediato de quienes llegan a un derrame es echar grandes cantidades de agua para diluir la sustancia química. Esta práctica incrementa la rapidez del descenso del producto químico hacia las aguas subterráneas. h) Tanques y fosas sépticas. Existen muchos lugares que no tienen sistemas públicos de tratamiento de aguas negras por lo que dependen de sistemas sépticos para eliminar los residuos. Si estos sistemas no están situados, diseñados, construidos o mantenidos correctamente, pueden contaminar las aguas subterráneas con bacterias, nitratos, detergentes, sustancias químicas caseras...

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SOBREEXPLOTACIÓN Y SALINIZACIÓN DE ACUÍFEROS 

SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS

La sobreexplotación de un acuífero se puede definir como la extracción de agua del mismo en una cantidad superior a la correspondiente a su alimentación, todo ello referido a un periodo de tiempo suficientemente largo como para diferenciar las consecuencias similares que tendrían periodos anómalamente secos. En consecuencia, el efecto más inmediato de la sobreexplotación sería el descenso continuado de los niveles piezométricos, que se acompaña normalmente del agotamiento de las surgencias. La sobreexplotación, en el sentido que ha sido definida, suele tener una serie de consecuencias prácticas negativas sobre el acuífero, una de las cuales puede ser el deterioro progresivo de la calidad del agua como consecuencia del aumento salino; ello es más claro cuando en el entorno del acuífero sobreexplotado existen materiales salinos o aguas saladas. Tal sería el caso de la sobreexplotación de acuíferos costeros que, aún siendo estacional, puede generar intrusión marina. En este sentido, la sobreexplotación puede considerarse como una modalidad de contaminación. En efecto, si entendemos por contaminación la alteración de las características físicas y/o químicas y/o biológicas y/o radiológicas de un agua, por la acción del hombre, que las hagan inadecuadas para la aplicación útil a que se destinaban, la sobreexplotación puede constituir una cierta forma de contaminación, en determinados casos.

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SALINIZACIÓN DE ACUÍFEROS

En las costas, por debajo del fondo marino, el terreno está empapado de agua salada mientras que bajo el continente lo está de agua dulce. El agua dulce, más ligera (menos densa), flota sobre la salada al ser esta más densa. Dentro del acuífero existe una zona (interfase) en la que ambas aguas (dulce y salada) se ponen en contacto pero sin mezclarse manteniendo una situación de equilibrio ya que la presión del agua dulce impide la progresión hacia el interior del agua salada. Esta interfase determina una zona de 89

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transición o zona de mezcla, con aguas salobres. Cuando se perfora un pozo próximo a la costa, no sólo se producirá una depresión del nivel hidrostático, sino que también la zona de interfase sufre una variación en relación con su posición primitiva. Por esta razón, cuando se extrae excesiva cantidad de agua de un pozo próximo a la costa, termina por salir agua salada, proceso conocido como intrusión marina. Para que la interfase vuelva a su situación primitiva, es necesario perforar una batería de pozos paralelos a la costa e inyectarles agua dulce, es por ello que cuándo un pozo está afectado por un proceso de intrusión, queda inutilizado y en la mayoría de los casos es irrecuperable.

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MEDIDAS PREVENTIVAS DE LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

Sabiendo cuáles son las causas de la contaminación y sobre todo cuáles son los efectos, las soluciones, en teoría, son sencillas: hay que evitar contaminar las aguas, hay que depurar aquellas que quedan disminuidas en su calidad y no hay que sobreexplotar este recurso. Debemos economizar agua evitando el despilfarro. Como podemos comprender, la realidad no es tan simple, ya que queremos seguir desarrollándonos, necesitamos cada vez más agua para regar, para nuestras viviendas, para nuestras casas de veraneo, para los campos de golf (¡cientos de campos de golf en el país más árido de la Comunidad Europea!) La legislación comunitaria y la española en temas de agua va haciéndose cada vez más estricta en todos los aspectos que afectan a este tema: hay que minimizar la contaminación, limitando o prohibiendo los vertidos (ya sean de origen agrícola o industrial) y depurar el agua que ha sido utilizada. Se establecen niveles máximos de vertido para cada tipo de industria, así como parámetros mínimos de calidad en aguas depuradas. Están legislados los contenidos en fosfatos de los detergentes domésticos. Están prohibidas las fosas sépticas que no sean perfectamente impermeables. Sólo se permiten vertederos de residuos sólidos urbanos e industriales que cumplan con medidas de seguridad que eviten los lixiviados. (Para conseguir ese control, en Andalucía se han clausurando todos los vertederos de los municipios).

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Todas las localidades de más de 5000 habitantes están obligadas a depurar sus aguas residuales. También está regulada la cantidad de agua que puede extraerse de los acuíferos en función de la capacidad de recarga y del fenómeno de intrusión marina. Todos los agricultores han debido realizar un curso sobre manejo de plaguicidas con el fin de aprender lo importante que resulta guardar los plazos de seguridad de los productos, cuáles deben ser las cantidades aplicadas y sobretodo para que entiendan que un abuso de estos productos y de los abonos acaba introduciéndose en los acuíferos y contaminándolos. En este caso dar información es prevenir. En definitiva, disponemos de unas medidas que nos garantizan que este recurso vital no se agotará. Lo cual no quiere decir que los ciudadanos estemos convencidos de la necesidad de cuidar el agua o que las administraciones públicas sean capaces de hacer cumplir estas leyes (debería haber, al menos, tantos policías como ciudadanos). Pero poco a poco se van consiguiendo metas que hace apenas una década habrían parecido imposibles. La nueva cultura del agua es decisiva para que este recurso valiosísimo llegue a todos y su extracción cause los menores impactos posibles. Las aguas (marinas, subterráneas y superficiales) tienen, de forma natural, la capacidad de eliminar contaminantes. A esta capacidad de depurarse por sí mismas se denomina autodepuración. Todo dependerá de los tipos de contaminantes, de la concentración de los mismos y de su capacidad de dispersión (que estará relacionada a su vez con los movimientos del agua: caudal, velocidad de la corriente, agitación, etc.). Por ejemplo, si consideramos un río, los contaminantes naturales al cabo de un cierto tiempo, y a partir de una determinada distancia desde el punto en el que se originaron, habrán desaparecido y el río se habrá autodepurado. Las aguas también son capaces de depurar contaminantes de origen humano, sobretodo si son vertidos de materia orgánica (aguas residuales). Todos estos materiales se dice, como ya hemos visto anteriormente, que son biodegradables. Pero todo tiene un límite y si la cantidad de contaminantes es excesiva, se sobrepasará la capacidad autodepurativa y la contaminación será permanente. Incluso se producirán efectos indeseables como la eutrofización. La autodepuración incluye un conjunto de fenómenos físicos (decantación…), químicos (disolución, precipitación…) y biológicos (oxidación de materia orgánica por bacterias). Para comprobar el estado de las aguas de un río y su capacidad autodepurativa se hacen análisis, pero también se emplean los indicadores biológicos: hay especies muy selectivas que sólo pueden vivir en aguas muy limpias y otras que toleran altas tasas de contaminación orgánica. Entre medias existen especies con mayor o menor tolerancia. Haciendo un muestreo y observando las especies presentes se pueden sacar conclusiones. Para conocer la capacidad autodepurativa de un río o de una instalación de depuración de aguas se recurre al cálculo de la DBO o demanda biológica de oxígeno y la DQO demanda química de oxígeno. Básicamente con estos análisis se puede saber qué proporción de la materia orgánica es biodegradable.

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ESQUEMA DE AUTODEPURACIÓN DE UN RÍO

BLOQUE IV: LA BIOSFERA 1. EL ECOSISTEMA. Concepto de ecosistema. Biotopo y biocenosis. Factores abióticos y bióticos. Biodiversidad. Conceptos básicos: Biosfera, bioma, interacción, comunidad, población, hábitat, factores abióticos (luz, temperatura, humedad, pH) factores bióticos (relaciones intra- e inter- específicas). 2. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Elementos biolimitantes. Ciclos biogeoquímicos: del carbono, del nitrógeno, del fósforo. Conceptos básicos: materia inorgánica, materia orgánica, productores, consumidores, descomponedores, dióxido de carbono, carbonatos, combustibles fósiles, nitrógeno atmosférico, amoniaco, nitritos, nitratos, nitrificación, desnitrificación, fosfatos. 3. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Estructura trófica de los ecosistemas: cadenas y redes tróficas. Flujos de energía entre niveles tróficos. Pirámides tróficas. Conceptos básicos: Energía solar, energía química, autótrofos o productores, heterótrofos o consumidores (primarios, secundarios, terciarios), descomponedores, eficiencia ecológica, regla del 10%. 4. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria. Productividad. Tiempo de renovación. Conceptos básicos: Producción primaria bruta, respiración, producción primaria neta, productividad, tasa de renovación. 92

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5. DINÁMICA DEL ECOSISTEMA: 5.1. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Límites de tolerancia y factores limitantes. Dinámica de poblaciones. Relaciones interespecíficas. 5.2. SUCESIÓN DE LOS ECOSISTEMAS: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax. Conceptos básicos: Especies "estenoicas" y "eurioicas", estrategas de la “r” y estrategas de la “K”, mortalidad, natalidad, migración, densidad de población, capacidad portadora o de carga, competencia, comensalismo, mutualismo, simbiosis, parasitismo, depredación, regresión, curvas de crecimiento poblacional. 6. RECURSOS DE LA BIOSFERA 6.1. RECURSOS ALIMENTARIOS: Agricultura, ganadería y pesca. Conceptos básicos: Distribución de los recursos en el planeta, el hambre en el mundo, la revolución verde, principales cultivos, agricultura intensiva, agricultura tradicional, agricultura ecológica, fertilizantes, plaguicidas, ganadería extensiva, ganadería intensiva, explotación pesquera, acuicultura. 6.2. RECURSOS FORESTALES: Aprovechamiento de los bosques. Gestión de los recursos forestales. Conceptos básicos: Importancia ecológica de los bosques, importancia económica de los bosques, explotación racional, reforestación. 6.3. RECURSOS ENERGÉTICOS: Biomasa. Conceptos básicos: Combustión directa, biocarburantes. 7. IMPACTOS SOBRE LA BIOSFERA: Causas de la pérdida de Biodiversidad: deforestación, contaminación, sobreexplotación pesquera. Medidas para conservar la Biodiversidad. Conceptos básicos: Incendios, talas, ganadería abusiva, cambios de uso del suelo, contaminación por plaguicidas, herbicidas, educación medioambiental, protección de espacios naturales.

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1. EL ECOSISTEMA. Concepto de ecosistema. Biotopo y biocenosis. Factores abióticos y bióticos. Biodiversidad. Conceptos básicos: Biosfera, bioma, interacción, comunidad, población, hábitat, factores abióticos (luz, temperatura, humedad, pH) factores bióticos (relaciones intra- e inter- específicas). La biosfera es la zona de la Tierra ocupada por los seres vivos y concebida como una interacción entre los seres vivos y el medio que los rodea. Sus límites aproximados son de l0 km en la atmósfera y otros l0 km bajo el nivel del mar. 

CONCEPTO DE ECOSISTEMA. BIOTOPO Y BIOCENOSIS

Los seres vivos que componen la biosfera constituyen una biocenosis y necesitan un lugar con unas determinadas características que posibiliten su existencia, o sea, un biotopo. Entre los componentes de la biocenosis se establece gran cantidad de interacciones, entendiendo estas como acciones recíprocas entre dos o más componentes, al igual que ocurre en el biotopo. Se forma así un sistema biológico cuyos elementos (biocenosis) están relacionados entre sí y a su vez se relacionan con el medio físico que les rodea, interaccionando con él. Este sistema lo denominamos ecosistema. Un ecosistema es el conjunto de componentes abióticos y bióticos de una determinada zona, y las interacciones que se establecen entre ellos. Es un sistema dinámico relativamente autónomo formado por una comunidad natural y su medio ambiente físico.

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ECOSISTEMA = BIOTOPO + BIOCENOSIS + INTERACCIONES

Vamos a definir algunos conceptos a tener en cuenta: - Ecosfera. Conjunto formado por todos los ecosistemas que constituyen la Tierra, o sea, es el gran ecosistema planetario. - Ecotonos. Son los límites espaciales de los ecosistemas y suelen estar determinados por cambios más o menos bruscos en las características de la comunidad y del biotopo. Estos límites son de gran interés ecológico pues suelen coincidir con áreas de gran riqueza de especies. - Población. Conjunto de individuos (plantas, animales,...) pertenecientes a la misma especie que habitan un área determinada y en un tiempo determinado, estableciéndose entre los individuos que la forman vínculos de mutua dependencia. En un ecosistema habrá por lo tanto tantas poblaciones como especies. - Comunidad o biocenosis. Es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que habitan y conviven en un mismo espacio natural. Entre éstas se establecen relaciones manteniendo su propia dinámica. Su estructura se define por el número de individuos (abundancia), el número de especies (diversidad) y por las que ejercen mayor control sobre las demás (dominancia). La biocenosis suele tomar el nombre de la especie dominante (pinar, encinar,...). - Biotopo. Es la zona donde se asienta la comunidad de seres vivos. Lo forma el medio que rodea al ser vivo y el sustrato por el que se desplaza o en el que se apoyan sus estructuras, y los factores físico-químicos que les afectan. 95

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- Hábitat Del latín "habitare" (vivir), es el lugar donde vive y al cual está adaptada cada especie. El hábitat es la "dirección de la especie" o el lugar donde vive. - Nicho ecológico. Un determinado hábitat es compartido por varias especies pero con diferentes funciones en el mismo. El nicho ecológico representa la "ocupación o profesión de la especie en el hábitat". Por ejemplo: el nicho ecológico de las jirafas es ser devoradoras de hojas de árboles. - Biomas. Son los diferentes ecosistemas que hay en la Tierra. Cada bioma presenta una flora y fauna características adaptadas a las condiciones ambientales de la zona. Así hablamos de desierto, bosque tropical, sabana, tundra, taiga,... 

FACTORES ABIÓTICOS

Son todos los elementos físico-químicos que caracterizan al biotopo en el que se asienta una población determinada (temperatura, luz, pH, altitud, salinidad,...). Cada especie se desarrolla entre unos valores óptimos para un determinado factor abiótico de su biotopo, los cuales constituyen los límites de tolerancia para ese factor. El intervalo comprendido entre ellos es la valencia ecológica de la especie para ese factor. 

Factores abióticos que determinan los ecosistemas terrestres.

a) Temperatura. Es uno de los factores que influye más poderosamente en los seres vivos. Determina la existencia de agua líquida (exigencia básica de la vida), caracteriza el clima (influye en la humedad, los vientos y las precipitaciones) y condiciona la velocidad de las reacciones químicas, que aumenta rápidamente a medida que aumenta la temperatura.

b) Humedad. El agua es un componente fundamental y mayoritario de los seres vivos. Los organismos terrestres pierden agua continuamente a través de su superficie por excreción y defecación, por lo que tienen que reponerla. Cuando el aire es cálido y seco, las pérdidas pueden ser muy importantes. Una persona expuesta al calor en un clima árido puede llegar a producir más de 10L de sudor al día (el 98 % del sudor es agua). El aire seco favorece la evaporación del agua, que se lleva parte del calor de la piel, contribuyendo a su refrigeración. En estas condiciones, es necesario reponer rápidamente el agua perdida. c) Luz. La luz aporta energía a la Biosfera por medio de la fotosíntesis, de ahí su importancia. Marca los ritmos diarios (fotoperíodo) y varía a lo largo del año siguiendo las estaciones. La diferencia entre las horas de luz y oscuridad desencadena procesos como la floración, la caída de las hojas, las migraciones animales, las épocas reproductoras,.... Determina la presencia de zonas de solana, de umbría y oscuridad. d) El suelo. No es un factor estrictamente abiótico pero ejerce gran influencia en la distribución de los seres vivos, teniendo en cuenta su relación con el clima, la cubierta vegetal y la roca madre a partir de la cual se desarrolló. Es el lugar donde se asientan las raíces de las plantas y una cantidad enorme de microorganismos. Se puede decir que el suelo es la base de los ecosistemas terrestres. e) pH. Depende de la composición de los elementos que forman el suelo. 

Factores abióticos que determinan los ecosistemas acuáticos. 96

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Los mares, océanos, lagos y ríos constituyen ecosistemas acuáticos cuyas características principales difieren netamente de las de los ecosistemas terrestres. a) Densidad. El agua tiene una densidad aproximadamente 800 veces mayor que la del aire, lo que condiciona la organización estructural de los seres vivos que la habitan, especialmente en cuanto se refiere a las exigencias mecánicas. Las plantas acuáticas no necesitan tener troncos rígidos ya que el agua ejerce un importante papel en su sustentación. Ocurre algo parecido con animales como las ballenas, que en tierra firme podrían quedar aplastadas por su propio peso. b) Presión. La vida, a grandes profundidades, determina la capacidad de soportar grandes presiones pues la presión hidrostática aumenta rápidamente con la profundidad, según la ecuación: P = d * h * g ("d" densidad, "h " profundidad y "g" gravedad). El problema principal que tienen los organismos para vivir soportando grandes presiones es la existencia de cavidades llenas de aire, ya que este gas se comprime enormemente a gran profundidad. Cuando se llevan rápidamente a la superficie peces abisales con vejiga natatoria, la expansión de los gases no puede ser absorbida por los tejidos y es la causa principal de muerte de estos peces (timpanización). Esto se debe a que son incapaces de reajustar su contenido en gases a la nueva presión con la rapidez suficiente. Los cambios bruscos de presión, como los producidos por explosiones subacuáticas, pueden producir gran mortandad de peces y han llegado a emplearse como método de pesca ilegal en nuestras costas. c) Oxígeno. El agua contiene oxígeno disuelto en una proporción que depende de la temperatura y de la presión. El contenido en oxígeno es fundamental para la vida y puede ser un factor limitante para la existencia de gran cantidad de seres vivos (aerobios). La presencia de materia orgánica en descomposición, que consume oxígeno, y el aumento de la temperatura del agua originan una disminución e incluso la desaparición del oxígeno en el agua (anoxia), siendo a veces este factor el origen de grandes mortandades en las biocenosis acuáticas. d) Salinidad. Por su salinidad se distinguen entre aguas dulces y aguas saladas. La concentración salina influye poderosamente en los intercambios de sustancias entre los seres vivos y el agua debido a la ósmosis. La salinidad influye también en la densidad. e) Luz. El agua es menos transparente a la luz que el aire, además, esta transparencia es selectiva a diversas longitudes de onda. En los medios acuáticos profundos, sólo la parte superior, llamada zona fótica, dispone de luz suficiente para realizar la fotosíntesis. La zona oscura inferior es conocida como zona afótica. f) Temperatura. El elevado calor específico del agua determina que las variaciones de temperatura sean mucho menores que en los ambientes aéreos y dependan menos, sobre todo a gran profundidad, de la ubicación geográfica. La temperatura influye sobre la densidad del agua y sobre el contenido en oxígeno. g) pH. Depende de las sustancias que el agua contiene en disolución. 

FACTORES BIÓTICOS

Se definen como el conjunto de relaciones que se establecen entre los organismos que viven en un determinado ecosistema. Pueden ser de dos tipos: a) Relaciones intraespecíficas. Se establecen entre organismos de la misma especie, o sea, dentro de la población. Entre ellas podemos citar las relaciones familiares (patriarcales, matriarcales, filiales,...), coloniales (corales), sociales (abejas, hormigas,...) y gregarias (manadas, bandadas,...). 97

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b) Relaciones interespecíficas. Son las que se establecen entre organismos de especies diferentes, dentro de la comunidad, por tanto, entre poblaciones distintas que conviven en una determinada área, como la depredación, parasitismo, simbiosis,...(Las veremos detalladamente más adelante). 

BIODIVERSIDAD

La biodiversidad es la diversidad biológica, es decir: la riqueza o variedad de especies que pueblan la Tierra. La diversidad tiene dos componentes: número de especies y número de individuos por especie. Si comparamos dos ecosistemas, será más diverso no sólo el que tiene mayor número de especies, sino el que posee, además, el mayor número de individuos por especie. Debemos añadir que el término alcanza, además de a la diversidad específica, a la variedad de ecosistemas y también a la riqueza genética. La diversidad de un ecosistema contribuye al aumento de relaciones causales que se traducen en un aumento de su estabilidad. A veces existen lugares que poseen una diversidad elevada, como los zoológicos; sin embargo, no son sistemas estables al no existir ningún tipo de interacción entre las especies. Se distinguen tres clases de biodiversidad que se corresponden con distintos niveles de organización: DIVERSIDAD GENÉTICA Se debe a las diferencias existentes entre organismos por sus secuencias de ADN, por la cantidad de ADN celular y por la estructura y número de cromosomas.

DIVERSIDAD ESPECÍFICA

DIVERSIDAD ECOSISTÉMICA

Variedad de especies existentes en una región. Se La diversidad de la estructura y las puede estimar determinando el número de funciones de los ecosistemas son especies de una región (riqueza específica). La más difíciles de medir pues las diversidad de especies en la Tierra es de unos 10 "fronteras" de las comunidades millones de especies. Todavía se siguen (asociaciones de especies) y de los descubriendo nuevas especies en los ecosistemas ecosistemas no están bien definidas. terrestres y marinos profundos.

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2. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Elementos biolimitantes. Ciclos biogeoquímicos: del carbono, del nitrógeno, del fósforo. Conceptos básicos: materia inorgánica, materia orgánica, productores, consumidores, descomponedores, dióxido de carbono, carbonatos, combustibles fósiles, nitrógeno atmosférico, amoniaco, nitritos, nitratos, nitrificación, desnitrificación, fosfatos. Denominamos ciclo de la materia al recorrido que realizan los elementos químicos constituyentes de la materia orgánica (C, H, O, N, S y P) a través de los subsistemas terrestres: Atmósfera, Biosfera, Hidrosfera y Geosfera como materia orgánica o materia inorgánica. Los procesos de disolución, oxidación, precipitación, fotosíntesis, etc., son los que los llevan de un subsistema a otro. El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos medios es muy variable, denominándose almacén o reserva aquel lugar donde dicha permanencia es máxima. Tienden a ser cerrados, sin embargo, las actividades humanas producen la apertura y aceleración de los mismos, de ahí la necesidad de reciclar al máximo la materia de forma que se obtengan nutrientes y que no se produzcan desechos. Definiremos a continuación algunos conceptos importantes que nos ayudarán a comprender el ciclo de la materia y los ciclos biogeoquímicos que se tratarán a continuación:  Materia inorgánica: Es aquella formada por distintos elementos y su componente principal no siempre es el carbono, la más abundante es el agua. Se forma por acción de fenómenos físicos y químicos.  Materia orgánica: Son sustancias químicas cuyo componente principal es el carbono, este se une a otros carbonos pudiendo formar largas moléculas estables que son la base de las estructuras biológicas. Es sintetizada por los seres vivos a partir de la materia inorgánica y los distintos tipos son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.  Productores: Se denominan así porque son los encargados de producir la materia orgánica de un ecosistema a partir de materia inorgánica. Son los organismos autótrofos (fotosintéticos y quimiosintéticos).  Consumidores: Consumen la materia orgánica elaborada por los productores de forma directa o indirecta a través de otros consumidores. Con ella elaboran su propia materia orgánica y se denominan heterótrofos.  Descomponedores: Son los encargados de transformar la materia orgánica procedente de los productores y de los consumidores (cadáveres, excrementos,…) en materia inorgánica que puede ser de nuevo aprovechada por los productores por lo que se dice que son los organismos que cierran el ciclo de la materia. 

ELEMENTOS BIOLIMITANTES

Son aquellos nutrientes esenciales para el desarrollo de un organismo que, al estar presentes en cantidades mínimas, limitan su crecimiento. Son por ello los recursos más escasos y siguen la Ley del mínimo de Liebig. LEY DEL MÍNIMO: Liebig fue uno de los pioneros en el estudio del efecto de diversos factores sobre el crecimiento de las plantas. Descubrió que el rendimiento de las plantas suele ser limitado no sólo por los 99

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nutrientes necesarios en grandes cantidades, como el C02 y el agua, que suelen abundar en el medio, sino por algunas materias primas que se necesitan en cantidades diminutas pero escasean en el suelo (Mg, Bo,..). La "ley del mínimo de Liebig" dice que el nutriente disponible sólo en cantidades mínimas es el que limita la producción aún cuando los demás estén en cantidades suficientes. 

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Denominamos ciclo biogeoquímico al recorrido que sigue un elemento químico en la naturaleza; es captado en el medio ambiente por los seres vivos, pasa de un ser vivo a otro y vuelve otra vez al medio. Los organismos descomponedores contribuyen de forma decisiva en el reciclaje de estos elementos; gracias a estos ciclos los seres vivos interaccionan con la atmósfera, geosfera e hidrosfera. Son sumideros los lugares y/o los compuestos químicos en donde queda retenido espacial y temporalmente un bioelemento a lo largo del ciclo recorrido por éste, de modo que en realidad queda eliminado de dicho ciclo durante mucho tiempo (por ejemplo, los fondos marinos son sumideros de fósforo: los fosfatos son muy insolubles y precipitan). En función de la reserva principal del elemento que se trate podemos establecer dos grandes grupos de ciclos biogeoquímicos. - Ciclos de los nutrientes gaseosos (O, C y N). La atmósfera es la principal reserva. El proceso de circulación es relativamente cerrado y rápido y no suele acarrear pérdidas de elementos. - Ciclos de los nutrientes sedimentarios (S y P). El depósito principal es la litosfera. Los procesos de meteorización liberan lenta pero continuamente los elementos presentes en las rocas sedimentarias y los incorporan al suelo. Estos ciclos son mucho más lentos y tienden a estancarse al incorporarse el elemento a los sedimentos profundos del océano o de lagos profundos, quedando inaccesible tanto para los organismos como para el reciclaje continuo. Debido a ello, los nutrientes sedimentarios ejercen una influencia limitante sobre los seres vivos mucho mayor que los nutrientes gaseosos. Por eso, las deficiencias son mucho más importantes en los nutrientes sedimentarios que en los gaseosos. 

CICLO DEL CARBONO

Es fundamental para la regulación del clima de la Tierra y lo podemos dividir en tres fases: a) Ciclo biológico. Mediante la fotosíntesis el carbono se fija por medio de los organismos fotosintéticos en forma de C02. Este se incorpora como carbono orgánico para producir materia orgánica (glúcidos) que servirá posteriormente de alimento al resto de la cadena trófica. El C02 se libera de nuevo mediante la respiración y durante la descomposición bacteriana de excrementos y cadáveres. b) Ciclo biogeoquímico. En ambientes marinos, hay organismos que utilizan iones solubles formados a partir del CO2 disuelto en el agua para producir estructuras duras (caparazones, conchas, coral,...). Cuando mueren, forman sedimentos que originarán rocas sedimentarias carbonatadas (reservorios de CO2). Cuando estas rocas se funden para dar lugar a un magma que sale a la superficie, de nuevo el C02 escapa a la atmósfera.

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Los carbonatos son también muy abundantes en la Corteza (geosfera), constituyendo las rocas calizas. Se forman por una reacción de precipitación del ión carbonato ácido (bicarbonato) disuelto en agua (HCO3-). Este ión, a su vez, es el resultado de la reacción del agua con CO2 disuelto con los carbonatos. A la atmósfera llegan el oxígeno (no consumido en la respiración) y parte del C0 2. En el conjunto de las reacciones químicas y de los intercambios, el mar resulta ser a la larga un sumidero de C0 2 atmosférico y un emisor de oxígeno. c) Retorno de C02 a la atmósfera. El enterramiento de las rocas carbonatadas (calizas, dolomías...) acaba produciendo una fusión parcial de dichas rocas. En otros casos estos materiales afloran a la superficie quedando bajo la acción de los agentes de meteorización. El resultado final es la liberación del C0 2, que escapa hacia la atmósfera durante las erupciones volcánicas o las reacciones de meteorización química. d) Sumideros fósiles de carbono orgánico. En ciertas ocasiones la materia orgánica de la biosfera puede quedar sepultada fuera del contacto con el 02, por lo que sufre un proceso biológico de fermentación. Este proceso la transformará posteriormente en carbón, petróleo y gas natural que se acumulará en la Geosfera. El almacenaje litosférico de C02 en forma de carbón y petróleo supone una rebaja neta de sus niveles atmosféricos. El retorno a la atmósfera del carbono retenido en estos sumideros se produce por la combustión del carbón, petróleo y gas natural (combustibles fósiles) inducida por el hombre.

Esquema

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CICLO DEL NITRÓGENO

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Este ciclo es el más rápido y el más complejo de los que existen en la ecosfera. La atmósfera actúa como sistema de reserva de este elemento pues está constituida en un 78% por el mismo, sin embargo, los organismos encuentran gran dificultad para conseguirlo. Los principales componentes nitrogenados atmosféricos son: - N2 (nitrógeno atmosférico). Forma mayoritaria de presentación de este elemento en la atmósfera. Es una molécula inerte e inaccesible para casi todos los seres vivos. - NH3 (amoniaco). Procede de las erupciones volcánicas o de la putrefacción de los organismos vivos. - NO, N20 y N02 (NOx). Son compuestos que pueden difundir hacia los otros sistemas terrestres. Proceden del suelo, de las emisiones volcánicas, así como de la oxidación espontánea del N2 durante las tormentas eléctricas. El hombre ha incrementado dichas emisiones como resultado del abonado excesivo y de los procesos de combustión a altas temperaturas, provocadas por el paso de aire por la cámara de combustión de los motores. El ciclo consta de cuatro procesos: Fijación, amonificación, nitrificación y desnitrificación. 1. Fijación del nitrógeno atmosférico. Consiste en la transformación del nitrógeno gaseoso en moléculas orgánicas. Lo realizan bacterias como el Azotobacter, (de vida libre en el suelo) y el Rhizobium (en simbiosis con las leguminosas). Por este motivo la alternancia de cultivos con las leguminosas ha sido una práctica agrícola tradicional para enriquecer el suelo en nitrógeno sin necesidad de abonado. Aunque la fuente primaria está en la atmósfera, la reserva más accesible es el nitrógeno almacenado en forma orgánica (proteínas, ácidos nucleicos y urea) o inorgánica (nitritos, nitratos y amoniaco). 2. Amonificación. Consiste en la transformación de las moléculas orgánicas procedentes de los seres vivos y que contienen nitrógeno (proteínas y ácidos nucleicos) en amoniaco (NH3) o ión amonio (NH4+). En condiciones anaerobias, las bacterias del género Clostridium producen putrefacciones en las que se libera como producto final el amoniaco. 3. Nitrificación. Se produce la oxidación del amoniaco transformándose en sales nitrogenadas (nitritos NO2- y nitratos NO3-). En este proceso intervienen bacterias quimiolitotrofas que utilizan estas reacciones de óxidoreducción para obtener energía. La oxidación completa se realiza en dos etapas: - Nitrosificación. Realizada por bacteria del género Nitrosomonas. Consiste en la transformación del amoniaco en nitritos (NO2-):

2NH3 + 302------- 2N02- +2H+ + H20 + Energía - Nitrificación. Realizada por bacterias del género Nitrobacter. Consiste en la oxidación de los nitritos que se transforman en nitratos (NO3-):

2N02- + 02------- 2N03- + Energía 4. Desnitrificación. En condiciones anaerobias del suelo actúan las bacterias desnitrificantes (Pseudomonas, Bacillus) que transforman el ión nitrato (N03-) en nitrógeno gaseoso (N2), que escapa hacia la atmósfera. De esta manera, a partir de los nitratos, se forman dos gases: el N2 y el N02 que se liberan a la atmósfera 102

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reduciéndose así la cantidad de nitratos del suelo. N03- —> N2↑ Para evitar la pérdida de nitrógeno en los suelos, es por lo que conviene airearlos mediante el arado después de la cosecha y antes de la siembra.

2NO3- + 12H+ → N2 + 6H2O Algunas intervenciones humanas en el ciclo del nitrógeno. a) Procesos de combustión a altas temperaturas. En ellos entran el oxígeno del aire y el nitrógeno en la cámara de combustión de los motores, reaccionando ambos y formando NO2 que se liberan a la atmósfera. Allí, con el vapor de agua atmosférico forma ácido nítrico que cae con la lluvia, dando lugar a la "lluvia acida" que, al caer al suelo, eleva la cantidad de nitratos. b) Fijación industrial del nitrógeno atmosférico. Se convierte en amoníaco y fertilizantes por el método Haber-Bosch. Este método consiste en pasar el N2 a formas activas de manera parecida a la fijación atmosférica o a la combustión a altas temperaturas. c) Abonado excesivo de los cultivos. Provoca una liberación de N2O hacia la atmósfera. Este gas, además de contribuir al efecto invernadero, da lugar a una excesiva fertilización del suelo que acaba disminuyendo la fertilidad. Esto es debido a que, al incrementar el crecimiento de las plantas, pronto comienzan a escasear otros nutrientes esenciales como el calcio, el magnesio... Esto origina un grave deterioro de la composición química del suelo. Además, las aguas arrastran una gran cantidad de nitratos sobrantes, que producen su eutrofización y la disminución de su calidad.

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CICLO DEL FÓSFORO

El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos formando parte de la litosfera. Su proceso de liberación es muy lento por depender del ciclo geológico (10 5-108 años), razón por la que constituye el principal factor limitante, y por lo que se considera un recurso no renovable. Se trata de un constituyente importante de las biomoléculas que, además, forma parte de estructuras rígidas, como caparazones y huesos. El ciclo comienza a partir de los fosfatos (PO43-) disueltos (1) que los productores incorporan a sus células. A través de ellos llega el fósforo a los consumidores (2). Cuando los organismos mueren o a partir de sus desechos y excrementos, las bacterias degradan los compuestos orgánicos de fósforo, transformándolos en fosfato inorgánico y completando así el ciclo (3). Gran parte de los fosfatos del suelo son arrastrados por las aguas superficiales y llegan al mar (4), donde constituyen sedimentos poco profundos que actúan como fuente de fósforo. Una pequeña cantidad de fósforo vuelve a la superficie de la Tierra a través del pescado o por el guano (excremento de aves marinas piscívoras) (5). Sin embargo, de esta forma no se recupera la cantidad de fósforo que sería necesaria para equilibrar la que se pierde hacia las profundidades del océano en forma de sedimentos. En la práctica, el fósforo depositado en el fondo oceánico se considera perdido para el ciclo. Por ello, el agotamiento de las reservas es un grave problema. Al explotarse los yacimientos de fosfatos y utilizarse restos de pescado y guano como fertilizantes, se acelera el proceso natural (al aumentar la cantidad de fósforo en circulación) y la velocidad del ciclo (6).

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Las prácticas agrícolas intensivas agotan rápidamente las disponibilidades de fósforo del suelo. En un suelo agrícola de la zona templada, se estima que 50 años se puede reducir en más de 1/3 la cantidad disponible de este elemento. El tiempo de permanencia en los ecosistemas terrestres es de 102-104 años, variando en función de la eficacia del sistema de almacenamiento o de reciclado que tengan los organismos (existen bacterias especializadas en este reciclado). En los ecosistemas acuáticos la permanencia es de uno a diez años.

3. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Estructura trófica de los ecosistemas: cadenas y redes tróficas. Flujos de energía entre niveles tróficos. Pirámides tróficas. Conceptos básicos: Energía solar, energía química, autótrofos o productores, heterótrofos o consumidores (primarios, secundarios, terciarios), descomponedores, eficiencia ecológica, regla del 10%. 

ESTRUCTURA TRÓFICA DE LOS ECOSISTEMAS: CADENAS Y REDES TRÓFICAS

La materia y la energía circulan a través de la biosfera y los ecosistemas en forma de relaciones tróficas ("trofos " en griego significa "comer"). Las relaciones tróficas se suelen representar mediante cadenas tróficas, donde cada organismo puede ser considerado como alimento de otros. En la representación gráfica de una cadena alimentaria o trófica la flecha indica el sentido en que se transfiere materia y energía de un sistema a otro. Las cadenas tróficas están formadas por varios eslabones o niveles tróficos. Son los siguientes: 1) Productores. Son organismos autótrofos capaces de captar y transformar la energía solar incidente en energía química mediante la fotosíntesis. Constituyen el primer nivel trófico.

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La materia orgánica fabricada es utilizada por los propios organismos fotosintéticos para el mantenimiento de sus procesos vitales mediante la respiración que, tras ser utilizada en los procesos vitales, se transforma en calor.

La energía restante se acumula en las estructuras vivas, pudiendo ser transferida en forma de alimento a los seres heterótrofos. 2) Consumidores. Son organismos heterótrofos que se alimentan de otros seres vivos, animales o vegetales. Podemos distinguir varios niveles: a) Consumidores primarios o herbívoros. Se alimentan directamente de los tejidos de los productores. Constituyen el segundo nivel trófico. b) Consumidores secundarios o carnívoros. Se alimentan de los herbívoros y de sus parásitos. Constituyen el tercer nivel trófico. c) Carnívoros finales. Se alimentan de los carnívoros y constituyen el cuarto nivel trófico. También se pueden denominar consumidores terciarios. d) Omnívoros. Son heterótrofos que se alimentan de más de un nivel trófico (productores y consumidores). Se trata de un mecanismo adaptativo que facilita la supervivencia. Como ejemplo podemos citar al ser humano. e) Detritívoros. Consumen toda una serie de restos orgánicos (detritos), excrementos o cadáveres. En función del estado en que se encuentre la materia orgánica de la que se nutren, podemos clasificarlos en tres tipos: - Carroñeros o necrófagos. Se alimentan de cadáveres recientes o poco descompuestos. Suelen actuar después de los carnívoros (buitres, hienas, larvas de insectos, córvidos...). - Saprófagos. Se alimentan de restos de plantas o de cadáveres muy alterados (lombrices de tierra, larvas de escarabajos, ácaros,...). - Coprófagos. Se alimentan de excrementos animales (escarabajos; conejos y liebres comen sus excrementos cuando contienen sustancias no digeridas). 3) Descomponedores. Son organismos capaces de transformar la materia orgánica en inorgánica (sales minerales), con lo que cierran el ciclo de la materia. La materia orgánica susceptible de ser degradada o descompuesta en materia inorgánica se denomina biodegradable. Los descomponedores se pueden dividir en dos grupos: - Saprofitos. Son descomponedores heterótrofos fundamentalmente bacterias y hongos del suelo y bacterias en el agua. Éstos efectúan una serie de transformaciones cuyo resultado final son moléculas sencillas, tanto orgánicas como inorgánicas.

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- Mineralizadores. Son autótrofos quimiosintéticos. Obtienen la energía oxidando moléculas inorgánicas procedentes del metabolismo de otros organismos, que transforman en sales asimilables por los productores. Son las bacterias que cierran los ciclos de los ecosistemas. Las cadenas tróficas o alimentarias representan las transferencias lineales de energía en las que cada organismo es un eslabón. Distinguimos tres tipos: -

Cadenas de depredadores. (Productores —> herbívoros —» carnívoros). Cadenas de parásitos. En ellas el productor y el consumidor están parasitados. Cadenas de detritívoros. Comienzan en la materia orgánica muerta, continuando con diversos eslabones de microorganismos.

Ya que, a medida que ascendemos a niveles superiores, las disponibilidades energéticas disminuyen, con frecuencia muchos animales utilizan más de una cadena para alimentarse. En la naturaleza no existen habitualmente cadenas tipo sino que un mismo productor puede ser el alimento de varios herbívoros, y éstos 107

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ser la presa de diversos carnívoros, que a su vez podrán ser presas de otros. Estas conexiones entre cadenas alimentarias constituyen las redes tróficas que se rigen por la regla del 10%, es decir, cada eslabón solo aprovecha el 10% de la energía del eslabón anterior, por eso las cadenas tróficas no suelen tener más de tres o cuatro eslabones. 

FLUJOS DE ENERGÍA ENTRE NIVELES TRÓFICOS

El sentido de transferencia de energía en la cadena trófica es unidireccional y, por tanto, abierto. De toda la energía que llega a la superficie terrestre procedente del Sol (47%), sólo el 0,2% es absorbida por las plantas verdes y algunas bacterias, y transformada en materia orgánica. Esta transformación es realizada por los autótrofos (productores), quienes transforman la energía química en materia orgánica (glúcidos, lípidos y proteínas) que ellos mismos fabrican a partir del agua, CO2 y sales minerales.

A partir de ese esquema podemos deducir dos consecuencias: a) El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto. Esto es debido a las pérdidas que se van produciendo a lo largo de las cadenas tróficas (los seres vivos pierden energía en forma de calor). De aquí se deduce que, para que el ecosistema sea estable, es necesario un aporte exterior de energía procedente del Sol. Como resultado de esta disminución en el flujo de la energía, el número de eslabones tróficos ha de ser limitado (cinco como máximo). b) El flujo de materia es cíclico y cerrado. Gracias a la actividad de los descomponedores, se transforma la materia orgánica (restos orgánicos) en materia inorgánica asimilable de nuevo por el ecosistema a través de los productores. Suponiendo que el flujo solar sea constante, la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra varía en función de la duración del día a causa de la rotación terrestre, la inclinación del eje de rotación y las estaciones del año debidas al movimiento de traslación alrededor del Sol.

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El objetivo fundamental de los ecosistemas no es captar la máxima cantidad de energía sino utilizar solamente la energía necesaria para el mantenimiento de la máxima cantidad de organismos que permiten el resto de los factores limitantes.

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PIRÁMIDES TRÓFICAS

Para poder representar de una manera adecuada las relaciones trófica se usan las pirámides ecológicas, en ellas cada nivel trófico está representado por un escalón y en la base siempre están los productores. Existen tres tipos: de números, de biomasa y de energía.

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PIRÁMIDES DE NÚMEROS La dimensión de cada uno de los escalones es proporcional al número total de individuos de las especies que componen dicho nivel. Si esta pirámide se refiere a bosques puede ocurrir que la pirámide esté invertida ya que un número pequeño de árboles puede sustentar a miles de herbívoros. Se trata de pirámides muy poco utilizadas debido a que ofrecen muy poca información acerca de la estructura del ecosistema en su conjunto.

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PIRÁMIDES DE BIOMASA

Aquí se representa la cantidad de masa biológica, expresada en peso seco total por unidad de superficie del conjunto de organismos que constituyen cada uno de los niveles tróficos de un ecosistema. Se expresa en t/km2, kg/ha o g/m2. Si se refiere a ecosistemas acuáticos se usan unidades de volumen. Estas pirámides nos hablan de la cantidad de masa biológica que existe en cada nivel trófico, aunque no informa de cuanta de esa masa está a disposición del siguiente escalón en una unidad de tiempo. Puede ocurrir que el tamaño de los productores sea muy pequeño en comparación con los 109

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consumidores, en este caso la pirámide estará invertida. La forma de la pirámide puede ir oscilando a lo largo del año, dependiendo de la estrategia de cada especie implicada. En ecosistemas terrestres la base es muy amplia.

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PIRÁMIDES DE ENERGÍA

Cada uno de los escalones representa la biomasa o su equivalente en energía producida por unidad de tiempo. Se expresa en Se expresa en t/km2/año, kg/ha/año o g/m2/año, si las unidades venían expresadas en biomasa. También podría darse en unidades de energía: kcal/km2/año, kcal/ha/año o kcal/m2/año. Aquí lo que se cuantifica es la producción de biomasa o energía por nivel disponible para el consumo de otro nivel, por lo tanto nos dan una información más precisa de las relaciones tróficas de un ecosistema, estableciendo la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente, en una unidad de tiempo. La biomasa de un nivel concreto no depende de la biomasa del nivel anterior sino de su producción. Con estos datos se pueden compara ecosistemas distintos como desiertos y bosques.

La eficiencia ecológica (EE) es el aprovechamiento de la energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente y, puesto que en la transferencia siempre se disipa calor, será mayor cuanto menor sea la pérdida. Es decir mide el rendimiento energético de un nivel trófico o de un ecosistema completo. La eficiencia ecológica también varía entre los distintos niveles, siendo más alta en los niveles inferiores de la cadena alimentaria donde los organismos más pequeños destinan proporcionalmente la mayor parte de su ingesta de alimentos al crecimiento y una menor proporción al mantenimiento. Las enfermedades, la mortalidad y la contaminación, entre otros, también pueden influir en la eficiencia ecológica. Recordemos que la regla del 10% establece que solo un 10% de la energía procedente del nivel inferior es útil para los organismos del nivel superior. Por lo tanto solo un 10% de la energía presente en un nivel, es la décima parte de la energía acumulada en el nivel precedente. Puesto que la energía en realidad es obtenida en la fotosíntesis de los autótrofos, los niveles más bajos de la pirámide tendrán mayor

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disponibilidad de energía. Esta ley del 10% condiciona también el límite máximo de eslabones posibles en la trasferencia de energía. Por esta razón las pirámides no suelen tener más de cuatro o cinco niveles. Se denomina eficiencia ecológica bruta precisamente la fracción de energía de que pude disponer un nivel trófico cualquiera (10% generalmente). Se denomina eficiencia neta de cada nivel al porcentaje de alimento que se usa en crecimiento propio. Conforme subimos la pirámide nos encontraremos una mejor eficiencia.

4. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria. Productividad. Tiempo de renovación. Conceptos básicos: Producción primaria bruta, respiración, producción primaria neta, productividad, tasa de renovación. Se denominan parámetros tróficos a las medidas utilizadas para evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico como la del ecosistema completo. 

CONCEPTO DE BIOMASA

La biomasa (B) es la cantidad en peso de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) o muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico o de cualquier ecosistema (leña, leche, carne, hojarasca...), que puede ser utilizada como fuente directa o indirecta de energía. Es una forma de almacenar la energía solar. Se mide en grC/cm2, kgC/m2, tC/km2. (C representa la materia orgánica -carbono orgánico-). 

PRODUCCIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA

La producción (P) es la cantidad de energía acumulada como materia orgánica por unidad de superficie o volumen en un tiempo determinado. Representa el flujo de energía que recorre el ecosistema o cada nivel trófico. Se expresa en grC/m2/día o en kcal /Ha/año. Se puede cuantificar de las siguientes formas: a) Producción primaria (PP). Energía capturada por los productores por unidad de superficie o volumen (biomasa producida) en la unidad de tiempo. Depende de la eficiencia fotosintética, nutrientes y temperatura, siendo máxima en bosques tropicales, estuarios y cultivos intensivos y mínima en desiertos y zonas árticas. Los océanos en general son poco productivos debido a la limitación impuesta por la luz y los nutrientes. Distinguimos entre: Producción primaria bruta (PPB). Cantidad de biomasa sintetizada por los consumidores por unidad de tiempo, incluyendo la que se consume en la respiración (R) y la que utiliza el vegetal para su crecimiento, funcionamiento y reproducción.

PPB = PPN + R - Producción primaria neta (PPN). Biomasa que queda después de descontar los gastos en respiración. Es el alimento que queda a disposición de los herbívoros. Cuando la PPN es positiva, la biomasa 111

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vegetal del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede en un bosque joven en el que los árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha envejecido, sigue fotosintetizando, sin embargo, toda la energía que recoge la emplea en la respiración, por lo que la producción neta se hace cero y la biomasa del bosque ya no aumenta.

PPN = PPB – R ENERGÍA SOLAR ASIMILADA POR EL VEGETAL = ENERGÍA QUÍMICA PARA EL CRECIMIENTO ORGÁNICO Y REPRODUCCIÓN + ENERGÍA CALORÍFICA DISIPADA EN LA RESPIRACIÓN b) Producción secundaría (PS). Representa la cantidad de biomasa acumulada en los niveles superiores (consumidores y descomponedores) por unidad de superficie o volumen en la unidad de tiempo. - Producción secundaria bruta (PSB). Es la cantidad de alimento asimilado del total ingerido por unidad de superficie o volumen en un tiempo determinado. En el caso de los herbívoros, la porción no asimilada puede representar el 90%, que será expulsada en forma de excrementos. Por el contrario, los carnívoros son más eficientes, ya que hasta un 75% del alimento ingerido puede ser asimilado, aunque los valores normales oscilan alrededor del 30% - 40%. - Producción secundaria neta (PSN). Es la energía que queda a disposición del nivel trófico siguiente una vez descontados los gastos en respiración, excreción... El balance energético se puede esquematizar en las siguientes igualdades: ENERGÍA INGERIDA = ENERGÍA ASIMILADA + ENERGÍA DE LOS EXCREMENTOS ENERGÍA ASIMILADA = ENERGÍA PARA EL CRECIMIENTO, EXCRECIÓN Y REPRODUCCIÓN + ENERGÍA CALORÍFICA DISIPADA EN LA RESPIRACIÓN. Los tejidos y los excrementos pueden ser utilizados como fuente de alimento para otros heterótrofos. 

PRODUCTIVIDAD

La productividad es la relación que existe entre la producción y la biomasa inicial (los intereses y el capital) en la unidad de tiempo.

Productividad = Producción / Biomasa inicial p = P/B La productividad de un ecosistema será mayor cuanto mayor sea la cantidad de biomasa de los niveles tróficos inferiores, que es la que puede mantener la biomasa de los niveles superiores. La productividad nos permite conocer los límites de explotación de los ecosistemas evitando su degradación. En el plancton es muy elevada ya que sus poblaciones se renuevan muy rápidamente. En los vegetales terrestres oscila entre 0'006 y el 0’3 % La productividad neta (r) o tasa de renovación la relación existente entre la producción neta y la biomasa inicial, nos da una idea de la velocidad de renovación de la biomasa del ecosistema o nivel trófico. Puede variar entre 0-1 (100%). 112

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r = PN/B Es muy elevada en el plancton, dado que sus poblaciones se renuevan con mucha rapidez debido a su alta tasa de reproducción. Su productividad neta diaria puede alcanzar el 100%. En cambio, en la vegetación terrestre, la productividad presenta variaciones amplias que oscilan entre el 2% y el 100% anual o, lo que es lo mismo, entre el 0,006% y 0,3% diarios. Como ejemplo se pueden comparar: un pastizal, un cultivo agrícola y un bosque maduro, considerando idénticas condiciones ambientales, de agua y nutrientes.

- Pastizal (p < 1). Su estructura es simple. El tiempo de permanencia de los elementos es breve y su renovación (productividad) muy alta. En ciertos momentos del ciclo vegetativo, su productividad diaria puede acercarse a la de las comunidades planctónicas. - Cultivo (p = 1). La productividad es máxima, dado que la totalidad de la biomasa producida es extraída en la recolección. La renovación de biomasa se puede considerar continua. - Bosque maduro (p = 0). Presenta una gran cantidad de biomasa que mantiene constante. Se puede aceptar que toda la energía que le llega se emplea en su automantenimiento, y no se produce un aumento de materia y energía. Cada nivel trófico consume la producción neta del nivel precedente sin variar la biomasa. Por tanto, es la respiración la que condiciona que la productividad sea inferior a la del pastizal.



TIEMPO DE RENOVACIÓN

Es el tiempo que tarda en renovarse la biomasa de un nivel trófico o de un ecosistema. Este concepto se expresa mediante una relación inversa a la anterior, es decir, la biomasa inicial entre la producción primaria. Se expresa en días, años...

tr = B/PN 113

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5. DINÁMICA DEL ECOSISTEMA: 5.1. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Límites de tolerancia y factores limitantes. Dinámica de poblaciones. Relaciones interespecíficas. 5.2. SUCESIÓN DE LOS ECOSISTEMAS: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax. Conceptos básicos: Especies "estenoicas" y "eurioicas", estrategas de la “r” y estrategas de la “K”, mortalidad, natalidad, migración, densidad de población, capacidad portadora o de carga, competencia, comensalismo, mutualismo, simbiosis, parasitismo, depredación, regresión, curvas de crecimiento poblacional. 5.1.MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Límites de tolerancia y factores limitantes. Dinámica de poblaciones. Relaciones interespecíficas. 

LÍMITES DE TOLERANCIA Y FACTORES LIMITANTES

El tamaño de una población viene condicionado por los factores limitantes y por estrategias reproductoras propias de cada especie. Los factores limitantes son aquellos que condicionan el aumento de población, afectando a las tasas de mortalidad o natalidad o bien a ambas. Distinguimos dos tipos de factores limitantes: - Factores dependientes de la densidad. Se originan por un aumento excesivo de la población, lo que produce un aumento de la competencia por el alimento, el espacio, reproducción, enfermedades,... Todo conduce a disminuir el tamaño de la población. - Factores independientes de la densidad. Afectan a las tasas de natalidad y mortalidad sin tener en cuenta el tamaño de la población. Suelen ser factores abióticos como una inundación, una erupción volcánica, una sequía... Factores abióticos limitantes: especies estenoicas y especies eurioicas. Límites de tolerancia. Cada especie de ser vivo necesita ciertas condiciones fisicoquímicas para vivir. Tales condiciones pueden ser muy variadas dependiendo de las características del organismo y pueden variar enormemente de un organismo a otro. Uno sólo de los factores ambientales puede ser suficiente para que un ser vivo no pueda 114

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vivir en un área determinada, de acuerdo con la ley del Mínimo de Liebig (la distribución de una especie está controlada por aquel factor ambiental para el cual el organismo tiene la mínima capacidad de adaptación). Es precisamente el factor o requerimiento más escaso (limitante) el que, con su presencia o ausencia, regula la supervivencia de los organismos y por tanto el tamaño de la población. La presencia o la actividad vital de los organismos está limitada por un cierto intervalo de valores para cada factor ambiental. Cuando se representa gráficamente el número de individuos de una población frente a intensidades variables del factor considerado, se obtiene una curva en forma de campana que se llama curva de tolerancia. La parte central de la curva representa el intervalo de valores óptimos para el desarrollo de los organismos, y coincide con el mayor tamaño de la población. El punto de inflexión se corresponde con el punto óptimo.

Los extremos de la curva se corresponden con los límites de tolerancia mínimo y máximo; si se sobrepasan, los organismos mueren. Los seres vivos que habitan en un medio están continuamente sometidos a una serie de factores ambientales. Denominamos valencia ecológica al intervalo de tolerancia de una especie respecto de un factor del medio (luz, Tª, humedad, pH,...) que actúa como factor limitante; o sea, es la capacidad de un organismo para poblar medios diferentes. Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia ecológica, podemos considerar dos tipos de especies diferentes: a) Especies estenoicas. Son aquellas que presentan un estrecho margen de tolerancia para un factor determinado. Así hablamos de organismos hidrófilos, que necesitan un alto grado de humedad para vivir (anfibios adultos, musgos,...) y xerófilos (cactus), adaptados a vivir sin agua. En un caso la escasez y en otro la abundancia de agua son nocivos para estos organismos. Se habla de organismos estenotermos, estenohalinos o estenohigros, para indicar su estrecha tolerancia a la temperatura, la salinidad o a la humedad, respectivamente. Son especies muy exigentes que necesitan para vivir unos límites muy estrechos, por lo que tienen una valencia ecológica pequeña. 115

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b) Especies eurioicas. Presentan un amplio margen de tolerancia, esto es, se acomodan a condiciones muy variables. La mayoría de las especies de nuestras regiones tienen moderadas necesidades de agua, soportando bien la alternancia de estaciones húmedas y secas o con altas y bajas temperaturas. Todas las especies que habitan en los estuarios y marismas son especies eurihalinas pues están adaptadas a soportar grandes y rápidos cambios de salinidad. Se habla de euritermos, eurihalinos o eurihigros para indicar su amplia tolerancia a la temperatura, a la salinidad o a la humedad, respectivamente. Su valencia ecológica es muy grande.

Especies estrategas de la "k" y de la "r". Hemos visto que las especies eurioicas tienen valencias ecológicas de gran amplitud; sin embargo, las estenoicas tienen valencias muy estrechas. Por lo tanto, las especies menos tolerantes suelen responder de manera más eficaz cuando las condiciones del medio le son propicias, siendo más especialistas o "k" estrategas; por el contrario, las especies eurioicas son generalistas o "r" estrategas. ■ Estrategas de la "r". Son aquellos organismos dotados de un alto potencial biótico con unas tasas de natalidad y de mortalidad elevadas. Su estrategia consiste en asegurar la descendencia con elevadas tasas de reproducción. Son especies oportunistas que colonizan rápidamente hábitat con unas condiciones que cambian en poco tiempo (charcas, zonas semidesérticas,...). Soportan mal la competencia, a la que, frecuentemente, responden emigrando. Invierten gran cantidad de materia y energía en la producción de ingentes cantidades de huevos o semillas capaces de asegurar la reproducción a pesar de que la gran mayoría de ellos morirá tempranamente. Los supervivientes se reproducen rápidamente, repitiendo el ciclo. Muchos organismos pequeños como bacterias, algas y hongos se incluyen en este grupo, que también comprende a numerosos insectos y a pequeños vertebrados como los ratones, topillos,...

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Están mínimamente adaptados a las variaciones del medio, por lo que están expuestos a tasas de mortalidad catastróficas. Su desarrollo es rápido y alcanzan muy pronto la madurez sexual por lo que son poco longevos (menos de 1 año) y suelen tener muchas crías que se cuidan solas. ■ Estrategas de la "k". Son organismos especialistas que prefieren hábitats estables con condiciones ambientales constantes. Las características biológicas de la especie determinan la regulación de la población más que las condiciones del medio. Frecuentemente alcanzan su máxima capacidad de carga, regulándose las poblaciones mediante competencia, migraciones,... Tienen poca descendencia y sólo tras largos periodos (más de 1 año) alcanzan talla y peso considerable. Su tiempo de vida es en general largo, y los progenitores suelen dedicar grandes cuidados a sus crías. Son k-estrategas la mayoría de las aves y mamíferos y los grandes árboles. Si no es posible la coexistencia, los estrategas de la “k” desplazan a los de la “r”.

CARACTERÍSTICAS

"R" ESTRATEGAS

"K" ESTRATEGAS

TIEMPO DE VIDA.

Corto, generalmente inferior al año.

Largo, normalmente más de un año.

MORTALIDAD.

Episodios catastróficos de gran mortalidad afectando a todos los individuos. Independiente de la densidad.

Depende de la densidad de la población y de las características de cada individuo.

POBLACIÓN.

Muy variable en el tiempo y muy inferior a la capacidad de carga del medio.

Muy constante y próxima al equilibrio y al límite de carga.

COMPETENCIA INTRAESPEC. E

Variable y, en general, poco intensa.

INTERESPECÍFICA.

Si no es posible coexistir, desplazan a

Muy intensa.

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los "r".

ADAPTACIÓN A...

LA SELECCIÓN FAVORECE...

Variaciones ambientales frecuentes e impredecibles o especies no bien adaptadas al medio que ocupan. Colonizadores. Climas variables.

muy constantes predecibles.

y

Climas bastante constantes.

Desarrollo lento y madurez retrasada. Desarrollo rápido y madurez precoz. Reproducción cíclica. Capacidad Reproducción única. Elevado potencial competitiva y eficacia. Mayor tamaño biótico. Pequeño tamaño corporal. corporal. Descendencia poco numerosa y Descendencia numerosa. Oportunistas. cuidado de la prole.

CONDUCE A...



Condiciones

Productividad.

Eficacia.

DINÁMICA DE POBLACIONES

Hay una serie de parámetros que determinan cómo se desenvuelve una población; entre ellos destacan: el tamaño de la población (número de individuos), la distribución de edades, la densidad y distribución espacial y las estrategias de regulación del tamaño de la población. Tamaño de la población. El tamaño de una población viene determinado por el número de individuos de la misma. Hay una serie de factores que tienden a favorecer el aumento o la disminución de la población, entre ellos se encuentran: - Tasa de natalidad. Es el número de individuos nacidos por unidad de tiempo. - Tasa de mortalidad. Número de individuos que mueren en una población. - Tasa de migración. Es el número de individuos que se suman o abandonan una población: - Tasa de inmigración. Es el número de individuos que se suman a una población procedentes de otras poblaciones. - Tasa de emigración. Número de individuos que abandonan una población para dirigirse a otros ecosistemas. Crecimiento de la población. Existen dos fuerzas que actúan sobre el crecimiento de la población: el potencial biótico (r) (capacidad de reproducirse a un cierto ritmo), característica inherente a cada población, y la resistencia ambiental, constituida por todos los factores físicos y biológicos que frenan el crecimiento de la población. Considerando todos estos parámetros se puede calcular el crecimiento de una población y elaborar con los datos una gráfica denominada curva de crecimiento poblacional. Existen dos tipos de crecimiento: - Crecimiento exponencial o en "J". Si las hembras de una especie se cruzan con los machos y si todos los descendientes sobreviven y alcanzan la madurez, la población crece muy rápidamente. Dicho de otro modo, si 118

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la tasa de natalidad es máxima y la de mortalidad mínima, no hay límites que pongan freno a la población, por lo que la población crecerá de forma desmesurada siguiendo una ecuación exponencial. Su gráfica será una curva exponencial o en "J".

El tipo de crecimiento exponencial es propio sólo de microorganismos que crecen en condiciones óptimas en el laboratorio. En la naturaleza, cualquier población no puede crecer indefinidamente ya que los recursos vitales disponibles (comida, agua, espacio,...) se agotarían muy rápidamente, y las relaciones de competencia que se establecen entre sus miembros harían que la población disminuyese rápidamente. El conjunto de todas estas interacciones de los organismos con el medio y entre ellos, que determinan el crecimiento de la población, se denomina resistencia ambiental. - Crecimiento sigmoideo o logístico. Para comprender la relación entre el potencial biótico y la resistencia ambiental, vamos a estudiar el crecimiento de las levaduras en el laboratorio. Inicialmente el crecimiento es muy lento (fase de latencia), le sigue una fase de crecimiento rápido (fase exponencial) que se ralentiza nuevamente cuando la población alcanza cierto tamaño (fase estacionaria). El crecimiento rápido tiene lugar durante las primeras 8 horas y después disminuye hasta hacerse 0, lo que indica que la población está en equilibrio con el medio, es decir, se ha alcanzado el tamaño de la población que el medio puede sostener. Este número máximo de individuos de una población que puede soportar el medio en un momento dado se denomina capacidad portadora o de carga (K). Una vez alcanzada esta fase de equilibrio, la población se estabiliza compensándose las tasas de natalidad y mortalidad. De esta manera, el número de individuos fluctúa en torno a la capacidad de carga. K = N (crecimiento cero). La mayoría de animales y plantas sigue una curva de crecimiento sigmoideo en "S". Cada población podrá alcanzar una máxima densidad de población o máximo número de individuos por unidad de superficie.

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La explotación de los ecosistemas por el hombre (agricultura, ganadería o pesca), consiste en extraer biomasa manteniendo el ecosistema inmaduro. Para ello hay que evitar que progrese la sucesión y que el consumo respiratorio suponga una menor producción neta. Desde el punto de vista de la demografía se trataría de mantener la población en ese segmento 1-2 de crecimiento exponencial, evitando que el aumento de la densidad haga decrecer la producción. Pero la sobreexplotación significa extraer más deprisa de lo que puede crecer la población, por lo que se reducirá su densidad a un nivel inferior al de producción óptima (antes de alcanzar el punto 1). El buscar el máximo beneficio en el menor plazo posible puede conducir a reducir los niveles de la población objeto de explotación por debajo de ese límite que permita la recuperación de la misma. 

RELACIONES INTERESPECÍFICAS

Una comunidad es un conjunto de poblaciones de diferentes especies que se presentan juntas en el espacio y en el tiempo y que interaccionan entre sí. En toda comunidad hay una población dominante que es mayoritaria numéricamente o en biomasa y que confiere a la comunidad unas características determinadas. Así hablamos de pinares, arrecifes de coral, espártales, encinares..., siendo dichas poblaciones las dominantes. La riqueza de una comunidad y las interrelaciones existentes entre sus poblaciones dependen de la abundancia o densidad de sus poblaciones y de la diversidad. La abundancia nos da idea del número de organismos de la comunidad o de la biomasa de la misma. La diversidad, hace referencia al número de poblaciones diferentes que integran la comunidad y da idea de la riqueza de la misma. Cabe aclarar que los límites de una comunidad no son netos y precisos, salvo en raras ocasiones. Normalmente hay una zona de interacción entre dos ecosistemas o comunidades colindantes denominada ecotono. Se considera como tal la zona de unión o de transición caracterizada por contener algunos organismos de cada una de las comunidades adyacentes y, a menudo, organismos característicos restringidos al ecotono mismo. Los organismos que aparecen más abundantemente o actúan enlazando comunidades se llaman especies borde. Entre las especies o poblaciones de la misma comunidad se establecen unas relaciones denominadas interespecíficas por afectar a individuos de especies diferentes, en estas relaciones una especie puede salir beneficiada, perjudicada o permanecer indemne. Entre las más importantes destacan las siguientes: a) Depredación (+ -). Es una relación en la que un organismo vivo, la presa, es matado y consumido total o parcialmente por otro que se beneficia, el depredador. El modelo depredador-presa es estabilizador ya que se basa en la existencia de un bucle de realimentación negativo. Los depredadores pueden llegar a exterminar a las poblaciones de la presa, al menos en potencia; sin embargo, ésta es una consecuencia improbable ya que por lo general las poblaciones del depredador y de la

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presa siguen un modelo oscilatorio pero ligeramente desfasado. Estas fluctuaciones sólo son patentes cuando el depredador consume presas de una sola especie. Los ecosistemas ofrecen refugios apropiados a las presas, lo que dificulta su captura por los depredadores. Es éste un factor decisivo para la interacción entre ambas poblaciones que evita así la extinción de cualquiera de ellas.

La selección natural actúa aumentando la eficacia del depredador para capturar el alimento y, al mismo tiempo, aumenta la eficacia de la presa para escapar del depredador. Desde el punto de vista funcional podemos considerar dos tipos de depredadores: carnívoros, (caracterizados por dar muerte rápidamente a sus presas) y ramoneadores (organismos herbívoros). b) Parasitismo (+ -). Es una relación binaria en la que un individuo, el parásito, vive a expensas de otro que es el hospedador, que resulta perjudicado. Este modelo es similar al D/P salvo que, en la mayoría de las ocasiones, al parásito no le interesa matar al hospedador ya que acabar con la víctima supondría su fin. Puede haber dos clases de parasitismo: - Endoparasitismo. El parásito vive dentro del organismo hospedante (duela del hígado, tenia...). - Ectoparasitismo. El parásito es externo (pulga, piojo, mosquito...). Entre los vegetales podemos citar algunos fitoparásitos como el muérdago que parásita las ramas del pino o el jopo que parásita las raíces del trébol. El piojo de mar (Anilocra) es un crustáceo que se adhiere a los peces haciendo uso de las afiladas garras de sus patas. Una vez sujeto, se alimentará de la sangre de su nuevo huésped. Algunas aves como el cuco depositan los huevos en el nido de otra especie. Los huevos del hospedador son eliminados por los pollos del cuco con el fin de que los huevos del parásito reciban los cuidados que necesitan para desarrollarse, suplantando a los huevos del hospedador. El parásito ha evolucionado llegando a mimetizarse para que la especie parasitada no rechace los huevos extraños. c) Simbiosis (+ +). Se da cuando dos organismos se asocian para vivir en comunidad obteniendo un beneficio mutuo. La asociación es tan íntima y permanente que forma un todo orgánico. Son casos de simbiosis la asociación entre determinadas algas y hongos para formar líquenes. El alga recibe un lugar protegido con la humedad necesaria y el hongo recibe productos orgánicos para su nutrición. En la agricultura es muy normal aprovechar esta ventaja de la simbiosis que se da en las plantas leguminosas. Éstas albergan en sus raíces bacterias nitrificantes del género Rhizobium que fijan el nitrógeno atmosférico y se lo ceden a la planta, permitiendo rotar los cultivos y aprovechar el suelo nitrogenado. La leguminosa aporta a la bacteria un 121

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lugar protegido y nutrientes orgánicos. Otro ejemplo es el de los insectos xilófagos como las termitas y los protozoos del intestino que digieren la celulosa. d) Competencia (- -). Dos poblaciones compiten cuando utilizan el mismo recurso que puede llegar a escasear y, por tanto, limitar el desarrollo de ambas poblaciones. Si los requerimientos son muy similares, mayor será la competencia, y únicamente sobrevivirá la población de una de las especies, quedando la otra excluida. 1) Intraespecífica. Se da entre individuos de la misma especie (chopos, que crecen muy juntos y por tanto sus ramas compiten por la luz, y sus raíces por el agua y las sales minerales). La competencia intraespecífica es muy fuerte ya que consiste en la lucha por unos recursos idénticos. 2) Interespecífica. Tiene lugar cuando organismos de diferentes especies explotan un mismo recurso vital limitado. Es más fuerte cuanto más parecidos son los recursos que necesitan las especies competidoras {ovejas y cabras que conviven en un mismo territorio). La competencia puede provocar el desplazamiento de la especie competitivamente inferior o la coexistencia. Se cumple el "principio de exclusión competitiva" según el cual dos especies no pueden ocupar simultáneamente y de forma permanente un mismo nicho ecológico por lo que una de las dos especies eliminará o excluirá a la otra. La especie más eficiente desplaza a la menos eficaz, dando lugar a la extinción de la menos eficiente; o bien, cada especie se especializa en la utilización de distintas partes del mismo recurso (especialización). Para evitar la competencia y explotar completamente los recursos, las especies diversifican sus comportamientos de diferentes formas: - Practicando formas distintas de alimentación. Así el gamo pasta herbáceas en el suelo y el ciervo ramonea hojas de los árboles. - Compartiendo un mismo alimento de manera escalonada. Jirafas, impalas y gacelas conviven en las sabanas alimentándose de las acacias, pero a distinta altura. - Criando en diferentes épocas del año. El petirrojo cría en abril, el colirrojo real en mayo, y el papamoscas en junio; pero los tres son insectívoros. - Migrando. Así se explota el mismo ecosistema por especies distintas y en diferentes épocas del año. e) Comensalismo (+ =). Es una relación en la que una especie se aprovecha del sobrante de la comida u otros productos de otra especie que denominamos patrón. Ninguna de las dos especies resulta perjudicada, al contrario, una obtiene un beneficio y la otra, el patrón (especie controlante), ni beneficio ni perjuicio. Por ejemplo: el cangrejo y la actinia, los animales carroñeros (se asocian a los carnívoros para apoderarse de sus despojos), animales arborícolas y aves (viven sobre los árboles utilizándolos como soporte), u organismos que viven en los nidos de las aves aprovechando los restos de alimento. f) Mutualismo (+ +). Es una relación en la que ambos organismos resultan beneficiados. A diferencia de la simbiosis, los dos organismos pueden vivir de forma independiente. En la mayoría de los casos es una asociación trófica. Son ejemplos de mutualismo las relaciones entre las gaviotas y el hombre. Éstas se alimentan de los restos de actividades pesqueras realizando una limpieza beneficiosa para el hombre. 122

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Otros ejemplos son la agricultura (hombre-plantas), la ganadería (hombre-animales), los insectos polinizadores y las plantas, los pulgones y las hormigas, las garcillas bueyeras (acompañan al ganado al que desparasitan), las especies limpiadoras (generalmente gambas y pequeños peces de la familia de los Lábridos) que se alimentan de los parásitos que se hospedan en la piel de otros peces. De este modo, cuando un pez llega a una zona de limpieza suele adoptar una postura que invita a los pequeños limpiadores a comenzar su tarea.

5.2.

SUCESIÓN DE LOS ECOSISTEMAS: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax.

Como hemos visto, las poblaciones, las comunidades y las condiciones físico-químicas del biotopo varían a lo largo del tiempo. En consecuencia, los ecosistemas cambian pues no son entidades que permanecen estáticas; además, son capaces de mantener e incrementar continuamente su organización, reajustándose y adaptándose a cualquier tipo de variación, utilizando un flujo continuo de materia y energía. El final de este camino es un estado teórico de máxima madurez y estabilidad dinámica que se denomina clímax. El proceso que siguen todos los ecosistemas tratando de alcanzar su clímax recibe el nombre de sucesión ecológica. Se puede definir como "un proceso dinámico resultante de las interacciones entre los factores bióticos y abióticos en el tiempo, que da lugar a la formación de un ecosistema complejo y estable". Como consecuencia de dicho proceso, en los ecosistemas hay sustituciones de sus biocenosis a lo largo del tiempo, sucediéndose cronológicamente unas a otras y proporcionando cada una de ellas condiciones favorables para la siguiente. La sucesión ecológica es un proceso lento y gradual en el que las comunidades inestables sufren modificaciones, tanto en su composición como en el tamaño de sus poblaciones, buscando el equilibrio con los factores abióticos del ecosistema. Cuando este equilibrio se logra en la etapa final de la sucesión (clímax), la comunidad tenderá a mantenerse, no será sustituida por ninguna otra mientras no cambien las condiciones físico-químicas y climáticas. Así, en las zonas con climas más constantes de la Tierra encontramos los ecosistemas más maduros y complejos: la selva tropical y los arrecifes coralinos. Si ocurriese un cambio, el clímax se rompería y el ecosistema iniciaría otra sucesión hasta alcanzar un nuevo clímax. Este proceso de vuelta atrás se denomina regresión o disclímax, y puede ocurrir por causas naturales (cambio climático, inundaciones, erupciones volcánicas...) o antrópicas (deforestación, contaminación, introducción de especies nuevas en el ecosistema,...). 

SUCESIONES PRIMARIAS Y SECUNDARIAS

Las sucesiones pueden ser primarias y secundarias. - Sucesiones primarias. Se producen en territorios vírgenes que no han sido colonizados antes por ninguna comunidad. Es el caso de las dunas, coladas volcánicas, aluviones... Los primeros organismos que colonizan estos territorios son los líquenes y musgos, y a partir de ellos se empieza a formar suelo. Posteriormente entran bacterias y hongos y las primeras herbáceas con raíces superficiales. - Sucesiones secundarías. Ocurren en ecosistemas que han sufrido una regresión que ha interrumpido su camino hacia el clímax o en los que se ha roto dicho clímax pero todavía conservan el suelo y parte de la vegetación. Al cabo de un tiempo más o menos largo, si las condiciones ambientales son las mismas que las iniciales, el ecosistema vuelve a seguir la misma sucesión ecológica. Así, por ejemplo, si después de cortar un bosque abandonamos el terreno, la vegetación puede volver a adueñarse de él. Las sucesiones secundarias no repiten necesariamente la misma serie que se dio en la 123

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primaria, ya que el medio puede haber sido totalmente modificado en mayor o menor grado. Así, en el caso de la tala del bosque, es posible que el suelo prácticamente no se altere. De todos modos, las primeras plantas que se desarrollan no suelen ser las del bosque, sino plantas herbáceas de crecimiento rápido que resisten la insolación directa. Posteriormente, a medida que se desarrollan árboles y arbustos, aparecerán también las plantas de sombra propias del bosque. No todas las sucesiones exigen muchos años para su desarrollo. Sobre un tronco caído, por ejemplo, tiene lugar una rápida sucesión, y lo mismo ocurre sobre la carroña de un animal muerto. En cuanto a la vegetación terrestre, si dejamos aparte las sucesiones secundarias que hayan podido seguirse íntegramente, en general no es posible observar directamente toda la serie, especialmente por la lentitud de las etapas iniciales. Los cambios en las sucesiones hacia el clímax. A medida que transcurren, se puede apreciar una serie de cambios en los ecosistemas: a) Aumento de la estabilidad. Las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema, amortiguándose las fluctuaciones. b) Aumento de la biomasa. Se manifiesta sobre todo en los organismos con un metabolismo bajo. Por ejemplo, la "madera" aumenta progresivamente al avanzar la sucesión. c) Sustitución de unas especies por otras. Las especies pioneras u oportunistas colonizan de forma temporal los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies ‘'r estrategas", adaptadas a cualquier ambiente, a especies ‘'k estrategas", mucho más exigentes y especialistas. r —» k d) Aumento en el número de nichos. Este incremento es debido a que, cuando se establecen relaciones de competencia, las especies 'r' son expulsadas por las 'k', que ocupan sus nichos. El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos. e) Aumento de la diversidad. La comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica la existencia de un aumento del número de especies e interacciones. f) Aumento de la respiración y disminución de la producción neta hasta equilibrarse en el clímax. g) Evolución de los parámetros tróficos. La productividad decrece con la madurez. La comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.

Si pensamos en la comunidad clímax de un ecosistema, la selva tropical es su máximo exponente: es un ecosistema cerrado pues la materia se recicla con gran rapidez por la eficaz acción de los descomponedores y se almacena en forma de biomasa.

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Causas de las sucesiones. Pueden ser autógenas o exógenas. a) Autógenas. Básicamente son modificaciones del microclima y del suelo. Si partimos de una etapa de pasto, con el tiempo se van implantando una serie de plantas leñosas cuya etapa final será un bosque.

Pasto

Matorral

Coscojar

Encinar

Esta sucesión sería típica de los suelos calizos mediterráneos. La disminución de la luz que llega al suelo va produciendo la sustitución de especies heliófilas de las primeras etapas por otras humbrófilas. b) Exógenas. Las más frecuentes son: - Grandes cambios climáticos. Como sucedió antes y después de las glaciaciones cuaternarias. - Cambios del microclima. Cuando se hace una tala o una entresaca masiva, se produce un aumento de la luz incidente en los niveles inferiores, lo que implica cambios de Ta y humedad que favorecen la presencia de plantas heliófilas. - Transformación del suelo. Si se elimina la vegetación clímax, la erosión aumenta y se asienta una vegetación xerofítica y pobre. Es el caso de las zonas mediterráneas donde se ha destruido el bosque esclerófilo mediterráneo (encinar) y que presentan un avanzado estado de desertización. - Influencia de la fauna. Animales como las cabras, pueden considerarse como agentes erosivos de primera magnitud. Igual ocurre cuando hay un exceso de herbívoros como conejos, gamos o ciervos en algunos cotos de caza.

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-Acción humana. A través de los siglos, el hombre ha alterado las sucesiones mediante talas, incendios, usos agrícolas, ocupación urbana e industrial, contaminación,... 

CLÍMAX

De forma general se puede decir que toda sucesión tiende hacia un estado final en equilibrio. Este estadio final hipotético recibe el nombre de clímax. En condiciones normales, la situación clímax vegetal de nuestras latitudes es el bosque. Esta comunidad terminal estaría caracterizada por un gran número de especies vegetales y animales que son de mayor tamaño y tienen ciclos vitales más largos y complejos que los de las comunidades transitorias. También se aprecia una mayor cantidad de nichos ecológicos y de relaciones entre las especies. Otras características son un máximo reparto espacial (estratificación) de las condiciones del medio, un mejor aprovechamiento de los nutrientes, un aumento drástico de la biomasa total de la comunidad y una relación producción bruta / respiración igual o próxima a la unidad. De este modo el clímax tiene una estabilidad e independencia máximas frente a los cambios ambientales La comunidad en el estado clímax continúa hasta que algún cambio origina una destrucción total o parcial de la misma que ocasiona un desplazamiento de ésta. Una destrucción total puede ser originada por una erupción volcánica, por una erosión intensa..., mientras que un incendio, generalmente suele determinar una destrucción parcial de la comunidad. La recuperación de la comunidad clímax depende de la magnitud de la transformación que haya sufrido. Si ha sido muy intensa, puede no haber recuperación.

6. RECURSOS DE LA BIOSFERA 6.1. RECURSOS ALIMENTARIOS: Agricultura, ganadería y pesca. Conceptos básicos: Distribución de los recursos en el planeta, el hambre en el mundo, la revolución verde, principales cultivos, agricultura intensiva, agricultura tradicional, agricultura ecológica, fertilizantes, plaguicidas, ganadería extensiva, ganadería intensiva, explotación pesquera, acuicultura. 6.2. RECURSOS FORESTALES: Aprovechamiento de los bosques. Gestión de los recursos forestales. Conceptos básicos: Importancia ecológica de los bosques, importancia económica de los bosques, explotación racional, reforestación. 6.3. RECURSOS ENERGÉTICOS: Biomasa. Conceptos básicos: Combustión directa, biocarburantes.

6.1 RECURSOS ALIMENTARIOS: Agricultura, ganadería y pesca.

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Conceptos básicos: Distribución de los recursos en el planeta, el hambre en el mundo, la revolución verde, principales cultivos, agricultura intensiva, agricultura tradicional, agricultura ecológica, fertilizantes, plaguicidas, ganadería extensiva, ganadería intensiva, explotación pesquera, acuicultura. La biosfera es la fuente más importante de recursos utilizada para abastecer a cerca de 7000 millones de humanos. A pesar de este exceso de población, desde mediados del siglo XX la producción de alimentos es suficiente para atender a todos ellos, si bien expertos estiman que para alimentar a la población mundial en el 2050 (Naciones Unidas estima que será de 9000 millones de personas) será necesario producir tanta comida en los próximos 40 años como la que ha sido producida en los pasados ocho mil años. En la actualidad la distribución de los recursos en el planeta es irregular e injusta, y la situación a nivel mundial es absolutamente desigual. Los calificados como países desarrollados, que sólo concentran el 25% de la población, disponen del 80% de la riqueza y han sido los responsables de un excesivo consumo de recursos naturales, mientras que en los países en vías de desarrollo, un 30% de la población sufre desnutrición, por tener una dieta desequilibrada y deficiente en proteínas. Desde el año 2008, debido a una espectacular subida de precios de alimentos básicos, organizaciones como las Naciones Unidas incluyen a 30 países en situación de crisis alimentaria, 21 de ellos situados en África. En el mundo existen más de 780 millones de personas que sufren hambre o desnutrición.

El Banco Mundial advierte que 44 millones de personas están viviendo bajo el umbral de la pobreza extrema, es decir que sus ingresos no cubren los gastos básicos de alimentación. La FAO, organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación se plantea como objetivo prioritario acabar con el hambre en el mundo antes de 2015, buscando controlar la seguridad alimentaria. 127

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Son necesarios muchos cambios en las políticas internacionales para conseguir el acceso universal a los recursos naturales y la soberanía alimentaria, es decir, que los países tengan el derecho a decidir sus políticas de producción, distribución y consumo de sus alimentos, sin que sean impuestos criterios económicos internacionales, de modo que puedan garantizar la nutrición de su población y su herencia cultural y tradicional. Otra de las directrices es la aplicación de medidas que permitan un ritmo de crecimiento de la población controlado en los países en vías de desarrollo, a través de la información y planificación familiar, y la educación e incorporación de la mujer a un trabajo digno. En los siguientes apartados vamos a conocer los modos en que obtenemos los alimentos y otros recursos de la biosfera. La evolución de las técnicas de extracción, aunque ha supuesto una mejora en la producción, no ha servido hasta ahora para acabar con la desnutrición en muchas regiones del planeta, hace falta una redistribución de la riqueza que equilibre esta situación y permita acabar con esta injusticia social. 

AGRICULTURA

La producción agrícola es la base de la alimentación para el ser humano. Trigo, cebada, arroz, avena, mijo o maíz son alimentos clave para la población mundial y son los principales cultivos. La agricultura, además, no sólo está orientada a la alimentación. También de ella se obtiene materias primas para todo tipo de productos farmacéuticos, cosméticos, limpiadores o artículos de uso diario. Hasta el siglo XX la expansión de terrenos utilizados para la agricultura permitió el aumento de la producción agrícola. No obstante, cuando se llego a un límite la tendencia cambió, no se trataba de buscar más tierra sino hacerlas más productivas. Esto se consiguió “industrializando” el proceso agrícola. En los años 60 surgió la revolución verde. La introducción de mejoras significativas (selección de variedades y mejoras técnicas) en la producción de tres cereales clave: trigo, arroz y maíz, permitieron prácticamente duplicar la producción en la misma extensión de terreno. Estas mejoras dieron lugar a los monocultivos de grandes extensiones, una agricultura intensiva que a costa de la producción sacrifica el medioambiente. La agricultura intensiva y de regadío proporciona casi la mitad de la producción mundial de alimentos, pero como contrapartida existen una serie de desventajas frente a la agricultura tradicional. Agricultura tradicional 

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Utilizan semillas naturales, de variedades de cada zona recogidas la temporada anterior y hacen un uso racional del agua, que suele ser un recurso escaso. Pueden aprovechar parcelas con suelos difíciles de cultivar, a los que aportan como fertilizantes abonos orgánicos, y luchan contra las plagas mediante

Agricultura intensiva 

Obtiene una productividad más alta.



Cultiva grandes superficies de monocultivos de una sola variedad híbrida o modificada genéticamente, que se cosechan y sustituyen sin posibilidad de sucesión ecológica.



Requiere un mayor consumo de agua en sistemas de regadíos, y el uso de maquinaria pesada con mayor consumo de energía 128

Ciencias de la Tierra y medioambientales métodos naturales, permitiendo que los depreden sus consumidores habituales, utilizando cultivos que imitan una sucesión natural. 

Apenas emplean maquinaria, en muchos casos emplean energía animal, el rendimiento final por superficie es pequeño.

Carlos Hidalgo Gutiérrez (proveniente de hidrocarburos contaminantes). 

Fertilizan los suelos con el uso indiscriminado de abonos, y evitan plagas mediante pesticidas y plaguicidas sintéticos.



Además también contaminan los suelos con residuos plásticos y envases. A la larga genera un empobrecimiento y contaminación del suelo y los acuíferos, y la pérdida de variabilidad genética.

Es sabido que el cultivo industrializado impacta en el entorno y tiene riesgos para las personas y la fauna, debido a esto, desde hace varias décadas se ha revitalizado la forma tradicional de producir basada en el respeto al medio ambiente y compatible con el desarrollo tecnológico: es la Agricultura Ecológica, también llamada Agricultura Biológica o Agricultura Orgánica. Hoy en día, un pequeño porcentaje de los productos agrícolas y ganaderos que se ponen a la venta son productos que llevan la etiqueta de "ecológicos" y los consumidores poco a poco los van valorando y pidiendo más. Tienen una denominación de origen controlada, estando legislada a nivel de la Unión Europea. En España son las comunidades autónomas las responsables del control de la producción y del cumplimiento de la normativa. La agricultura ecológica se caracteriza por: 1. No usa productos fitosanitarios de síntesis: Los plaguicidas en su mayoría poseen diferente grado de toxicidad para las personas y la fauna. Existen también unos límites máximos de residuos del plaguicida que pueden quedar en el producto a consumir. En la lucha contra las plagas, los productos mal empleados, estimulan la capacidad de mutación de éstas para adaptarse. Sus predadores naturales, como insectos que se alimentan de las propias plagas, mueren bajo los plaguicidas. El resultado es que las plagas se hacen más fuertes y resistentes. 2. No se usan fertilizantes químicos convencionales porque los nitratos contaminan las aguas dulces. Son muy solubles los nitratos y se infiltran por el suelo alcanzando las aguas subterráneas. En agricultura ecológica se abona con compuestos orgánicos ecológicos tales como estiércoles, compost y harinas así como con abonos minerales ecológicos como los fosfatos naturales, rocas silíceas, magnesita, etc. 3. No se emplean semillas modificadas genéticamente ni plantas transgénicas sino variedades de semillas adaptadas a las condiciones locales, mejorando los resultados y evitando la desaparición de variedades de plantas y razas ganaderas autóctonas. 4. Las rotaciones de cultivos son indispensables para mantener la fertilidad de los suelos y evitar los problemas de plagas y hongos del suelo y de malas hierbas que pueden suponer la repetición de los mismos cultivos en el mismo sitio. 129

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5. Los alimentos 'ecológicos' son de mejor calidad, más nutritivos, más sanos, sabrosos y con mejor aroma. Contienen menos agua que los que salen del empleo los abonos químicos, especialmente de los nitrogenados, que crecen muy rápido y son en su mayoría eso, agua, pues no han tenido el tiempo necesario para sintetizar los azúcares mediante el sol ni los nutrientes del suelo. 6. Se intenta hacer un uso eficiente del agua y no desperdiciarla, se frena la erosión del suelo manteniendo el crecimiento de la hierba entre los árboles entre otras medidas. 8. No labrar por rutina, sino cuando sea necesario, reduciendo al máximo el número de labores. Además de evitar voltear el suelo o mezclar horizontes. El control de las malas hierbas se lleva a cabo escardándolas aunque suele ser habitual segar la hierba dejando los restos como acolchado para frenar la erosión del suelo. 

GANADERÍA

La ganadería aparece por la domesticación y semidomesticación de animales y produce carne, grasas, leche, quesos, cuero, lana y otros artículos. La producción de carne es la de mayor importancia. Por su situación en la cadena trófica de los ecosistemas, el consumo de carne supone grandes pérdidas energéticas y, por tanto, es un producto mucho menos rentable desde el punto de vista energético debido a que los animales son poco eficientes en el uso de la energía. La ganadería puede ser de tres tipos: extensiva, intensiva y mixta.

a) Ganadería extensiva. Utiliza el sistema de pastoreo para alimentar el ganado cuyas formas tradicionales han sido la sedentaria y la nómada o trashumante. La primera produce un menor impacto ambiental que la segunda, que puede ocasionar sobrepastoreo que, a su vez, aumenta la erosión del suelo. El pastoreo modifica la vegetación silvestre debido al pisoteo del ganado y a que la mayor parte de los animales domésticos son altamente selectivos a la hora de usar el forraje y tienen claras preferencias por determinadas especies que terminan por extinguir. b) Ganadería mixta. Alterna el pastoreo con la alimentación artificial del ganado con piensos. c) Ganadería intensiva. Utiliza fundamentalmente piensos para alimentar al ganado que permanece estabulado en granjas destinadas a la cría masiva del mismo. 

PESCA

La pesca comercial tiene como objetivo la captura de peces para su comercialización y es la de mayor impacto ambiental. Los pescadores se llevan a cabo acciones organizadas para obtener el máximo rendimiento, estas organizaciones se denominan explotaciones pesqueras o pesquerías. Distinguimos dos tipos: a) Pesca de altura. Explota los bancos de los grandes peces migradores (atún, pez espada, bonito,...) que se localizan a distancias considerables de la costa. Desde hace unos años se vienen utilizando las redes de deriva (redes de la muerte). Son redes de nylon que se mantienen bajo la superficie del agua mediante flotadores. Su altura varía entre 20 y 30 metros y su 130

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longitud máxima permitida es de 2,5km. Las redes pueden ir a la deriva o remolcadas por el buque al que está amarrado uno de sus extremos. b) Pesca de bajura. Se desarrolla en las proximidades de la costa. Para realizar las capturas, se emplean generalmente redes que pueden ser de superficie, y de arrastre (sirven para capturar los peces de las profundidades). - Pesca de cerco (superficie). Consiste en "cercar" un cardumen (banco de peces) soltando la red en círculo alrededor de él. Seguidamente se cierra el fondo de la red capturando los peces. - Pesca de arrastre (fondo). Las redes tienen forma de saco y son arrastradas por dos grandes cables sobre el fondo marino. Este método de pesca genera una alteración importante de los fondos por el efecto de "arado" que produce. - Pesca de palangre. El palangre puede ser de fondo o de superficie. Consiste en una larga línea (de hasta varios km) de la que cuelgan brazoladas de anzuelos. - Trasmallo. Red que se cala en el fondo y que está formada por tres redes superpuestas: dos exteriores de malla clara y una central montada más floja. Los peces se enredan en la red interior, de malla más tupida, después de atravesar las paredes exteriores quedando "embolsados".

Pesca de cerco

Palangre

Pesca de arrastre

Trasmallo

De las más de 20.000 especies marinas conocidas, sólo unas 40 se capturan mayoritariamente, casi todas en la plataforma continental. Podemos distinguir cinco grupos principales: - Peces de fondo. Viven en el fondo. Destacan el bacalao, lenguado, raya, abadejo, merluza, rape,... - Peces pelágicos. Viven en la columna de agua desde el fondo hasta la superficie. Destacan el arenque, caballa, atún, anchoa, jurel, boquerón,... 131

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- Crustáceos. Camarón, langosta, gambas, cangrejos, cigala, langostino, bogavante,... - Moluscos. Fundamentalmente calamares, pulpos, jibias, mejillones y almejas. - Mamíferos. Las ballenas se capturan tanto por su carne cono por su grasa. En la actualidad, la sobreexplotación pesquera ha llevado a muchos científicos a aplicar una serie de sistemas de control de la presión pesquera. Los más eficaces son los siguientes: - Limitación del número de barcos mediante la concesión de licencias. - Regulación del tiempo de permanencia de los barcos en el mar. - Reducción del número de redes por barco. - Regulación del tamaño de las mallas. - Prohibición de las artes de pesca más dañinas. - El cierre total o parcial de determinados caladeros. La acuicultura. En la actualidad, la acuicultura o cría de especies en aguas tanto dulces como marinas está cobrando una gran importancia, y se espera que aumente en un futuro tanto para el suministro de alimentos a la población como para repoblaciones. La acuicultura española supone el 3% de la mundial y el 25% de la europea. El 15% del pescado que se consume en España ya es de granja. Atendiendo al tipo de especie que se cultiva, se distinguen: a) Cultivo de peces o piscicultura. Tiene por objeto el cultivo racional de los peces que conlleva el control de su crecimiento y su reproducción, así como su mejora cualitativa. Los peces cultivados tienen como destino el consumo y la repoblación de las aguas libres o bien, de forma excepcional, la decoración (peces de acuario). Los establecimientos dedicados al cultivo de especies piscícolas se denominan piscifactorías. Los principales grupos de especies que se cultivan por todo el mundo en agua dulce son los salmones y truchas (salmonicultura), carpas, tencas y carpines (ciprinicultura). En aguas marinas destaca la cría de lenguados, doradas, rodaballos, lubinas, mujos, besugos, atunes, almejas, langostas, centollos, cangrejos,... Regiones como Galicia, Huelva y Cádiz presentan especiales condiciones para este tipo de cultivo. En la costa de Murcia se lleva a cabo una acuicultura muy especializada: la del engorde en jaulas del atún rojo hasta que alcanza un peso de más de 200kg. El problema radica en que la talla mínima de captura de atún se sitúa en 10 kg mientras que la talla de reproducción es cuatro veces mayor, por lo que se considera necesario aumentar la talla mínima hasta los 50 kg. b) Cultivo de moluscos. Los principales moluscos que se cultivan en nuestro país son, por orden de importancia, mejillones (miticultura), almejas, navajas y ostras (ostricultura). c) Cultivo de crustáceos. Los langostinos, la langosta, el centollo, el bogavante, el camarón y el cangrejo rojo son los principales cultivos de este tipo de animales en el mar, a los que hay que añadir, aunque con mucha menor producción, los cultivos de cangrejo de río en aguas dulces. 132

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6.2.RECURSOS FORESTALES: Aprovechamiento de los bosques. Gestión de los recursos forestales. Conceptos básicos: Importancia ecológica de los bosques, importancia económica de los bosques, explotación racional, reforestación. 

APROVECHAMIENTO DE LOS BOSQUES

Los bosques constituyen uno de los ecosistemas más valiosos, siendo el verdadero pulmón del planeta. Desde el comienzo de la agricultura hasta la actualidad los bosques han disminuido considerablemente, sobre todo en los últimos cuarenta años, hasta reducirse a un tercio de su superficie original. Los bosques templados, más ricos para la agricultura, han sido los más esquilmados; además, la lluvia acida ha contribuido al deterioro de los mismos. Las principales causas de la deforestación son la transformación en tierras para el cultivo o el pastoreo, la obtención de madera y leña, los incendios, las plagas y el desarrollo urbano.

Importancia ecológica de los bosques. - Crean suelo y moderan el clima. Los bosques amortiguan los contrastes térmicos. - Controlan las inundaciones. Las inundaciones de Bangladesh, que ocurrían cada cincuenta años, han visto aumentada su periodicidad y gravedad a causa de la deforestación del Himalaya. - Almacenan agua y previenen la sequía. En la selva amazónica, la mitad del agua de lluvia es retenida por la vegetación y devuelta a la atmósfera. - Amortiguan la erosión. Sobre todo en las pendientes donde dicho efecto se ve intensificado. - Albergan y soportan la mayor parte de las especies vivientes de la Tierra. En ellos la diversidad es alta (contienen más del 60% de la biodiversidad del planeta). - Constituyen un importante sumidero de C02. Contribuyen a rebajar el efecto invernadero y ayudan, además, al reciclaje del N2 y otros nutrientes. - Proporcionan materias primas. Frutos, madera, leña, carbón, medicinas, aceites, gomas, resinas, frutos, materias textiles, tintes, forraje, corcho... - Ocio y deleite. El monte también ofrece la posibilidad de la práctica de deportes cinegéticos (caza y pesca), escalada, senderismo, o simplemente la posibilidad de disfrutar del entorno, por lo que es también un recurso turístico y cultural. La deforestación es el proceso de desaparición de los bosques fundamentalmente causada por la actividad humana. Está directamente originada por la acción del hombre sobre la naturaleza, debido principalmente a: - Incendios forestales que conducen a la desaparición de bosques y suelos.

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- Obtención de madera y leña en países en vías de desarrollo por la creciente demanda de los países desarrollados. - Plagas, enfermedades y sequías. - La lluvia acida, que ha contribuido al deterioro de las masas boscosas del norte de Europa. - El desarrollo urbano y las grandes obras públicas (pantanos, carreteras, urbanizaciones,...) que han afectado a las zonas boscosas. - El incremento de las zonas dedicadas a cultivos y a pastos. 

GESTIÓN DE LOS RECURSOS FORESTALES

Los bosques también tienen gran importancia económica siendo la industria maderera la que mayor presión genera sobre ellos. La extracción de madera no debería tener efecto sobre el ecosistema siempre que se permita la regeneración de la madera extraída. Sin embargo, este tipo de uso supone una gran presión y destrucción que se ve incrementada cuando la madera va a ser empleada en la producción de carbón vegetal o para su combustión, ya que se aprovecha todo el árbol. Ante la destrucción de los bosques, se hace necesaria una política de gestión que integre tanto los usos industriales como sociales de estas áreas naturales. La explotación racional de los bosques debería hacerse teniendo en cuenta diferentes aspectos: a) Realizar un estudio de los ciclos de los nutrientes que permita un crecimiento sostenible y no el agotamiento de los mismos. b) Confeccionar un inventario de especies. c) Desarrollar planes que permitan cosechar madera con valor comercial y regenerar la zona antes de la próxima cosecha. d) Plantar bosques de alto rendimiento en tierras ya explotadas y marginales, lo que disminuiría el impacto negativo de la extracción maderera sobre el suelo, ríos y árboles no explotados. e) Realizar talas selectivas de árboles maduros, lo que facilita el desarrollo de los jóvenes, o en pequeños rodales, no haciendo grandes claros en el bosque, como ocurre con las talas a matarrasa. f) Cultivar y cosechar madera de alta calidad en rotaciones largas (100-200 años). g) Proteger el suelo construyendo caminos que minimicen la erosión y la compactación del suelo. h) Utilizar métodos naturales de regeneración: dejar árboles muertos en pie y troncos caídos para mantener diferentes hábitats, favorecer el reciclaje y mantener la fertilidad del suelo. i) Eliminar los desperdicios industriales de la madera e incrementar el reciclado. j) Luchar contra plagas y enfermedades de forma natural mediante el mantenimiento de la diversidad del bosque y la utilización de depredadores naturales. k) Ayudas políticas y económicas a los países subdesarrollados para facilitar el desarrollo y educación de su población facilitaría enormemente la paralización de la destrucción. 134

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La reforestación podría ser la solución ante la explotación maderera, la invasión del bosque por la agricultura, los incendios forestales y la desertización entre otros grandes problemas que amenazan en la actualidad a nuestros bosques. La reforestación no es simplemente plantar árboles donde hay pocos o donde antes no había sin más. La reforestación conlleva un estudio medioambiental ya que el equilibrio ecológico es muy sensible y los esfuerzos pueden resultar infructuosos o incluso dañinos para el ecosistema. Así que la reforestación consiste en un trabajo previo que define qué especies de árboles son los más apropiados para la zona, independientemente del aprovechamiento de su madera. Es fundamental que no acaben convirtiéndose, por ejemplo, en una especie invasora que evite el crecimiento de especies autóctonas porque haría desaparecer las especies de insectos o animales que se alimentan de ellas rompiendo la cadena alimenticia. Una reforestación así destruiría el equilibrio ecológico, de por sí muy sensible. La reforestación beneficia en varios aspectos al ecosistema:       

Determinadas zonas de repoblación permiten la explotación de su madera para la obtención de combustible doméstico, así como para el uso industrial de la madera, protegiendo los bosques viejos. Protege los suelos fértiles de la destrucción ocasionada por el arrastre de las lluvias al mantenerlo con las raíces. Sirven de áreas recreativas naturales cuando son zonas cercanas a las ciudades. Retrasa e incluso detiene el avance de las dunas de arenas, así como la desertificación. Ejerce de muro protector de las zonas de cultivo contra el viento. Optimiza las funciones de las cuencas hidrográficas evitando reboses. También es beneficiosa para crear una masa forestal en terrenos donde antes no había árboles.

6.3.RECURSOS ENERGÉTICOS: Biomasa. Conceptos básicos: Combustión directa, biocarburantes. El Protocolo de Kyoto, que restringe la emisión de gases de efecto invernadero, y los planes europeos para incrementar las energías renovables han dado origen a la industria de los biocombustibles, basada en la producción de los denominados "cultivos energéticos". Se trata de cosechas de crecimiento rápido destinadas a la obtención de energía o como materia prima para otras sustancias combustibles. La energía de la biomasa deriva del material vegetal y animal, tal como madera de bosques, residuos de procesos agrícolas y forestales, y de la basura industrial, humana o de animales. Este recurso energético hace referencia a la energía contenida en las plantas o bien en los residuos orgánicos que es, en definitiva, energía solar almacenada. La formación de materia viva o biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por la fotosíntesis. Las fuentes de biomasa para fines energéticos se pueden dividir en cuatro grupos: a) Biomasa vegetal (cosechable). Se obtiene de la implantación de determinados cultivos (colza, cereales, girasol,...) que pueden transformarse posteriormente en energía. Se produce directamente por la fotosíntesis. 135

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b) Biomasa animal. Es la biomasa que producen los seres heterótrofos que se alimentan de la biomasa vegetal o la contenida en otros animales. c) Biomasa residual. Consiste en el aprovechamiento de residuos forestales, agrícolas y domésticos transformándolos después en combustible (restos de poda, cáscara de almendras, alpeorujo, serrín, basura...). d) Biomasa fósil. Así se llama a lo que hoy se conoce como combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo), que se produjeron en determinados períodos geológicos. Una vez enterrados, bien a través de procesos bioquímicos, bien por condiciones fisicoquímicas o por la conjunción de ambos tipos de acciones, generaron aquellos. Es la única biomasa no renovable. La obtención de energía a partir de la biomasa puede conseguirse: a) De forma directa: Produciendo calor por combustión directa: - Leña. Llamamos leña a una serie de productos como serrín, hojas, restos de la poda de árboles y residuos agrícolas. - Cultivos agroenergéticos. Son plantaciones destinadas exclusivamente a la producción de productos energéticos, los biocarburantes. Son un conjunto de combustibles líquidos de origen orgánico que provienen de las distintas transformaciones de la materia orgánica. Se pueden dividir en: 1. Bioalcoholes: provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón (cereales, remolacha, caña de azúcar, patata, materias primas de origen leñoso o los excedentes vínicos) destacando el bioetanol y el metanol. a) Bioetanol. Puede utilizarse en los motores sustituyendo a la gasolina o bien mezclado con ella en pequeñas proporciones para formar el gasohol. b) Metanol. Es el que se perfila como la alternativa con mayores posibilidades de competir con los combustibles tradicionales en el mercado del automóvil como sustitutivo de la gasolina. 2. Bioaceites: Son aceites vegetales que pueden utilizarse de dos formas: sin refinar o químicamente modificados. En el primer caso sólo pueden aplicarse en motores diesel especialmente diseñados o modificados para ellos. Los segundos pueden utilizarse directamente en motores diesel más sofisticados y en cualquier tipo de inyección directa sin necesidad de modificaciones técnicas. Se obtienen a partir de semillas y frutos (colza, girasol y soja) así como de aceites de frituras, utilizados en usos domésticos. El más conocido es el biodiesel que se utiliza sustituyendo al gasoil en los motores diesel. b) De forma indirecta. Se obtiene mediante procesos termoquímicos y biológicos. - Métodos termoquímicos. Consisten en una combustión parcial de la biomasa vegetal. El más conocido es la pirólisis (combustión incompleta a unos 500°C, en ausencia de oxigeno). Así se ha obtenido tradicionalmente el carbón vegetal a partir de los restos de poda de la encina. - Métodos biológicos. Consistentes en someter a la biomasa a procesos de fermentación microbiana. Se suele distinguir entre dos fermentaciones:

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1) Fermentación alcohólica. Se emplea como base la celulosa de los cereales. En la fermentación se obtiene etanol que, recogido por destilación, se puede utilizar como combustible. Tiene la ventaja de producir menos monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno en su combustión. Hay países como Brasil que, con su excedencia en la producción de caña de azúcar, ha optado por esta solución ante su déficit de petróleo. 2) Fermentación metanogénica. Consiste en la fermentación anaerobia de la biomasa. Se realiza en fermentadores o digestores, en los que se produce un gas que contiene un 64% de metano y el resto de dióxido de carbono. Es un camino prometedor hacia la autonomía energética de explotaciones agrícolas, sobre todo recuperando los excrementos del ganado. Esta sería una forma de eliminar parte de los residuos agropecuarios.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS BIOCARBURANTES

VENTAJAS

INCONVENIENTES

El coste de producción dobla, aproximadamente, al de la No incrementan los niveles de C02 en la atmósfera, con lo gasolina o gasóleo (sin aplicar impuestos). Por ello, no son que se reduce el efecto invernadero. competitivos sin ayudas públicas.

Proporcionan una fuente de energía reciclable y, por lo tanto, inagotable.

Se necesitan grandes espacios de cultivo dado que del total de la plantación sólo se obtiene un 7% de combustible. En España habría que cultivar un tercio de todo el territorio para abastecer la demanda interna.

Revitalizan las economías rurales y generan empleo al favorecer la puesta en marcha de un nuevo sector en el ámbito agrícola.

Potencian los monocultivos intensivos con el consiguiente uso de pesticidas y herbicidas.

Se pueden reducir los excedentes agrícolas que se han registrado en las últimas décadas.

El combustible precisa de una transformación previa compleja.

Mejora la competitividad al no tener que importar fuentes de energía tradicionales.

Su uso se limita a motores de bajo rendimiento y poca potencia.

Mejoran el aprovechamiento de tierras con poco valor agrícola y que, en ocasiones, se abandonan por la escasa rentabilidad de los cultivos tradicionales.

La producción es estacional y muy variable.

7. IMPACTOS SOBRE LA BIOSFERA: Causas de la pérdida de Biodiversidad: deforestación, contaminación, sobreexplotación pesquera. Medidas para conservar la Biodiversidad. Conceptos básicos: Incendios, talas, ganadería abusiva, cambios de uso del suelo, contaminación por plaguicidas, herbicidas, educación medioambiental, protección de espacios naturales.

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CAUSAS DE LA PÉRDIDA SOBREEXPLOTACIÓN PESQUERA

Carlos Hidalgo Gutiérrez DE

BIODIVERSIDAD:

DEFORESTACIÓN,

CONTAMINACIÓN,

La actividad humana ha tenido un efecto muy negativo sobre la diversidad biológica. Los más afectados son los ecosistemas de agua dulce, las islas y los bosque ecuatoriales y tropicales, cuya superficie se ve reducida en un 1% anual (20000 km2). Para mantener la población mundial es necesario cambiar el uso del suelo de agrícola a urbano y roturar espacios naturales donde establecer la agricultura, la ganadería y la industria necesaria para la población. Por lo tanto la población humana es la responsable, directa o indirectamente, de la sobreexplotación de los recursos naturales. Por otro lado la introducción de especies en hábitat distintos a los originales ha causado graves problemas medioambientales.

CAUSAS DE LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD ACCIÓN HUMANA

EFECTO

Talas. (Deforestación)

Pérdida de capacidad para retener el agua.

Ganadería abusiva. (Sobrepastoreo)

Pérdida de capacidad de recuperación vegetal (plantas).

Cambios en el uso del suelo. (Construcción de urbanizaciones e infraestructuras)

Fragmentación de hábitat.

Aumento de la carga sólida del agua (turbidez).

Pérdida de capacidad fotosintética de las algas.

Aumento de partículas en suspensión del aire.

Pérdida de capacidad fotosintética de las plantas.

Sobreexplotación pesquera.

Pérdida de capacidad de recuperación de los peces.

Eliminación del suelo (canteras, minas).

Disminución de formaciones vegetales.

Agricultura intensiva. (Uso indiscriminado de herbicidas, pesticidas...)

Alteración de los ecosistemas y contaminación de los suelos.

Incendios forestales.

Degradación del suelo y eliminación de flora y fauna.

Contaminación hídrica y atmosférica.

Degradación de hábitat.

Introducción de especies exóticas.

Ponen en peligro a las especies autóctonas.

Caza furtiva y comercio de especies protegidas.

Desaparición de especies emblemáticas.

Contaminación por plaguicidas.

Alteración de ciclos vitales (plagas).

La dehesa en Andalucía se propone como ejemplo de lo que podría ser una relación con el entorno que permita un desarrollo sostenible del ecosistema natural y nuestros intereses alimenticios. Consiste en una 138

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roturación parcial del bosque mediterráneo, de modo que quedan los grandes árboles y su fauna asociada a pesar de que el suelo se cultive de cereales. 

MEDIDAS PARA CONSERVAR LA BIODIVERSIDAD

El 29 de diciembre de 1993 entró en vigor el convenio sobre la Diversidad biológica (firmado en la confería de Rio de 1992), en dicho convenio se recalca de una manera muy especial la importancia de la conservación de los “genes silvestres”, sin ellos muchos cultivos podrían desaparecer ya que cada cierto tiempo hay que tratar las especies mediante técnicas de hibridación para evitar su decaimiento genético. Además aún hay especies por descubrir y propiedades que tampoco se han descubierto. Tan importante es la conservación de la biodiversidad que ahora la riqueza de cada país se valora en tres sentidos: riqueza económica, riqueza cultural y riqueza biológica o biodiversidad. Las medidas más adecuadas son las siguientes:  Establecer una serie de espacios protegidos: Parques nacionales, parques naturales, reservas de la Biosfera, Parajes Naturales etc.  Realizar estudios sobre el estado de los ecosistemas como los indicadores PER (presión: presión directa o indirecta que ejercen las actividades humanas sobre el medio ambiente. Estado: Describen los efectos derivados de la presión sobre la calidad del medio, da una idea del impacto ambiental. Respuesta: Indican el esfuerzo político o social en materia de medio ambiente. Sirve para marcar los objetivos y tomar decisiones sobre los modelos de explotación de los recursos). Los más usados son dos: - Huella ecológica. Es una forma comprensible y fácil de evaluar si nuestro actual consumo de recursos es sostenible o no. Es una medida de impacto ambiental total generado sobre el medio ambiente por una determinada población. Se expresa mediante la cantidad de área productiva en Ha, de la superficie terrestre necesaria para producir los recursos que se consumen, (asimilar los residuos generados, absorber todo el CO2 emitido etc.). La huella ecológica se puede calcular de forma individual, para un país o para el planeta. El valor medio anual es de 2,3Ha/hab. Sin embargo, la capacidad ecológica del planeta es de 2,1Ha/hab. Lo que significa que ya hemos superado la capacidad de carga de la Tierra. Aunque este cálculo no es matemáticamente muy exacto, puede servir muy bien para fomentar la conciencia ciudadana sobre la necesidad de respetar los ecosistemas naturales. - Índice del Planeta Viviente: se mide el grado de pérdida de biodiversidad en los ecosistemas terrestres más representativos. Se hizo en un periodo de tiempo comprendido entre 1970 y 1999: o o o

Los forestales muestran una tasa de extinción del 12% de un total de 319 especies de aves registradas en los bosques tropicales. Los de agua dulce muestran una tasa de extinción de un 50% de un total de 194 especies registradas. Los océanos muestran una tasa de extinción del 35% de un total de 217 especies de organismos marinos registrados.

El Índice de Plantea Viviente se calcula por el valor medio de los tres porcentajes descritos, lo que supone una tasa de extinción de 32.33%, es decir un tercio de las especies registradas.

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 Decretar y respetar las leyes promulgadas para la preservación de especies y ecosistemas. Una de las más importantes es la promulgada en 1973 para la conservación de especies en el X Convenio CITES (Convenio internacional de especies en peligro) de la ONU a los que España está adherida. Este convenio ha elaborado una lista con más de 800 especies que se encuentran en peligro de extinción, prohibiendo su comercialización. Incluye además otra lista con más de 29000 especies a las que se consideran amenazadas. En Andalucía existe una comisión de expertos que ha elaborado el denominado “Libro Rojo” de especies en peligro, que abarca especies vegetales como las orquídeas o los insectos.  Creación de bancos de genes y semillas que garanticen la supervivencia de las especies amenazadas.  Fomento del ecoturismo, en el que se valora la conservación de la naturaleza y se fomenta el conocimiento de los organismos.  Establecer programas específicos de educación ambiental.

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BLOQUE V: LA GEOSFERA 1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS. Modelo geoquímico y modelo dinámico. Dinámica de placas. Conceptos básicos: Corteza terrestre (corteza continental, corteza oceánica), manto, núcleo, litosfera, astenosfera, placa litosférica, expansión oceánica, corrientes de convección, dorsales, fallas transformantes, zona de subducción, puntos calientes, orógenos. 2. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 2.1. ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Origen y transmisión. Deformación de las rocas. Deformación frágil: Las fallas. Conceptos básicos: Gradiente geotérmico, falla normal, falla inversa, falla de desgarre. 2.2. SISMICIDAD: Origen de los terremotos. Tipos de ondas sísmicas. Magnitud e intensidad de un terremoto. Distribución de terremotos según la Tectónica de Placas. Riesgo sísmico y planificación. Áreas de riesgo símico en España. Conceptos básicos: Ondas sísmicas, ondas sísmicas internas, ondas sísmicas superficiales, hipocentro (foco), epicentro, sismograma, tsunami. 2.3. VULCANISMO. Magmas ácidos y básicos. Tipos de erupciones. Distribución de áreas volcánicas según la Tectónica de Placas. Riesgo volcánico y planificación. Áreas de riesgo volcánico en España. Conceptos básicos: Magma, viscosidad de un magma, volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico, cámara magmática). 3. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 3.1. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS. Meteorización y tipos. Erosión, transporte y sedimentación en la zona templada. Principales agentes. Conceptos básicos: Crioclastia o gelifracción, termoclastia, bioclastia, hidrólisis, carbonatación, disolución, oxidación, hidratación, agentes geológicos externos (agua, hielo, viento, seres vivos), modalidades de transporte de partículas (suspensión, saltación, reptación, rodamiento, disolución), procesos de sedimentación (decantación, precipitación). 3.2. SISTEMAS DE LADERA Y SUS RIESGOS. Desprendimientos, deslizamientos y coladas de barro. Riesgos ligados a la inestabilidad de laderas. Predicción y prevención. Conceptos básicos: Lavado, arroyada, reptación, solifluxión, carcavamiento (cárcavas o bad-lands), avalancha, caída de rocas, canchal, drenajes, muro de contención, anclajes. 3.3. SISTEMA FLUVIAL Y SUS RIESGOS. Perfil de equilibrio. Terrazas fluviales. Nivel de base de un río. Deltas y estuarios. Riesgos ligados a los sistemas fluviales: inundaciones. Predicción y prevención.

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Conceptos básicos: Meandro, torrente, cuenca de recepción, canal de desagüe, cono de deyección, caudal, hidrograma, curso alto, curso medio, curso bajo, llanura de inundación. 3.4. SISTEMA LITORAL Y SUS RIESGOS. Tipos de costas. Agentes físicos que actúan sobre el litoral. Morfología costera: formas de erosión y formas de acumulación. Riesgos asociados al sistema litoral: tempestades, destrucción de playas, retroceso de acantilados. Impactos derivados de la acción antrópica. Conceptos básicos: Zona litoral, olas, mareas, corrientes de deriva litoral, cambios del nivel del mar, costa de inmersión, costa de emersión, acantilados, plataformas de abrasión, playas, flechas, barras, cordones litorales, tómbolos, albuferas, marismas. 3.5. EL SUELO. Composición. Procesos edáficos. Factores que intervienen en la formación del suelo. Perfil de un suelo. Importancia de los suelos. Degradación y contaminación de los suelos. Erosión de los suelos: desertización. Medidas correctoras de la erosión del suelo. Conceptos básicos: Porosidad y permeabilidad del suelo, fases del suelo (sólida, líquida, gaseosa), horizonte edáfico, roca madre, principales contaminantes de los suelos (metales, lluvia ácida, compuestos orgánicos, salinización), erosividad, erosionabilidad. 4. RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SUS RESERVAS. Recursos minerales. Recurso y reserva. Recursos energéticos: petróleo, carbón, gas natural. Energía geotérmica. Energía nuclear: origen, tipos y explotación. Impacto de la minería sobre el medio físico, biológico y social. Contaminación térmica y radiactiva. Impactos derivados de la extracción, transporte, tratamiento del combustible fósil y utilización. Conceptos básicos: Ganga, mena, carbonización, turba, hulla, lignito, antracita, migración del petróleo, roca madre, roca almacén, trampa petrolífera, radiactividad, radiactividad natural, fisión nuclear, fusión nuclear, manantiales termales, géiseres.

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1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA. TECTÓNICA DE PLACAS. Modelo geoquímico y modelo dinámico. Dinámica de placas. Conceptos básicos: Corteza terrestre (corteza continental, corteza oceánica), manto, núcleo, litosfera, astenosfera, placa litosférica, expansión oceánica, corrientes de convección, dorsales, fallas transformantes, zona de subducción, puntos calientes, orógenos. La geosfera es la parte del planeta localizada en el interior de su corteza sólida. El estudio de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas sirve para conocer el interior de la Tierra así como para la detección de yacimientos minerales de interés económico. La velocidad de las ondas depende de las características del medio en que se propagan y, por tanto, de su composición química, estado físico y densidad. Si la estructura interna de la Tierra fuese uniforme y totalmente rígida, los sismógrafos solo detectarían que las ondas sísmicas aumentan su velocidad ligeramente al aumentar la profundidad. Esto sería debido al aumento progresivo de la rigidez, compensado por el aumento gradual de la densidad. El estudio de la propagación de las ondas sísmicas en el interior de la Tierra revela la existencia de cambios bruscos o graduales de dirección y velocidad de propagación de las ondas sísmicas que evidencian y marcan los límites entre zonas de diferente estado físico y composición química. Estas superficies de separación reciben el nombre de discontinuidades sísmicas: Mohorovicic: Separa la corteza del manto. Gutenberg: Separa el manto del núcleo. Wietcher-Lehman: Separa núcleo externo del interno.

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Según el patrón de propagación de las ondas sísmicas, la geosfera está estructurada en una serie de capas más o menos concéntricas cuya densidad aumenta hacia el interior y con un espesor que, para las capas más profundas, puede considerarse aproximadamente constante. Esta estratificación se observa tanto considerando su composición química como sus propiedades mecánicas. Así, a partir de la composición química (modelo geoquímico), distinguimos la corteza, el manto y el núcleo, mientras que según sus propiedades mecánicas (modelo dinámico) destacamos la litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera. 

MODELO GEOQUÍMICO

Por su composición química la Tierra se encuentra diferenciada en: a) Corteza. Es la capa más externa de la Tierra que se extiende desde la superficie sólida hasta la discontinuidad de Mohorovicic. Está compuesta por silicatos hidratados y tiene un espesor variable entre 6 y 70 Km. Está constituida por dos unidades diferentes: - Corteza continental. Su espesor varía entre 25 y 70 km aunque localmente pueda alcanzar valores superiores (80 km en el Himalaya). Está compuesta de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Debido a la abundancia relativa de los elementos químicos que la forman (Al, Na y K) se `puede decir que la corteza continental es esencialmente granítica. - Corteza oceánica. Es más delgada, su espesor varía entre 6 y 12 km y está compuesta de rocas más densas, (basaltos) y más jóvenes. Rica en Ca, Fe y Mg, puede decirse que la corteza oceánica es esencialmente basáltica.

b) Manto. Se extiende desde la base de la corteza hasta la discontinuidad de Gutenberg que lo separa del núcleo terrestre. Alcanza hasta los 2.900 km de profundidad. Su composición química es peridotítica. Se distinguen dos partes: - Manto superior. Alcanza hasta los 1000 km de profundidad. Formado mayoritariamente por rocas pobres en silicio y más ricas en hierro y magnesio. 144

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- Manto inferior. Está formado por sustancias metálicas ricas en hierro y magnesio. Su densidad es mayor debido a la compactación. c) Núcleo. Es la capa más interna, desde los 2.900 km hasta los 6.370 km de profundidad. Dado que debe estar formado por materiales muy densos se piensa que la parte más externa en estado líquido está formada por hierro y níquel, mientras que la parte más interna sólida está formada básicamente por hierro puro. 

MODELO DINÁMICO

Se basa en el estado físico y el comportamiento dinámico de sus capas. Se divide en: a) Litosfera. Es la capa rígida más externa de la Tierra que engloba a la corteza y parte del manto superior por encima de la zona de baja velocidad. Su espesor es mayor en los continentes que en los océanos mientras que en las dorsales puede alcanzar espesores mínimos (5-10 km). Se encuentra fragmentada en placas que interaccionan entre sí produciéndose choques, divergencias o movimientos paralelos a los propios límites. b) Astenosfera. Es el nivel que queda debajo de la litosfera, caracterizado por su diferente comportamiento mecánico respecto a la propia litosfera, dado que es fácilmente deformable se conoce como nivel “débil” del manto (ese es el significado etimológico de la palabra “astenosfera”). Su espesor es de varios centenares de kilómetros. Recientemente muchos autores comienzan a defender la posibilidad de que la astenosfera no exista como capa de la Tierra propiamente dicha, esta teoría está apoyada por datos sísmicos que no detectan la bajada de velocidad de las ondas sísmicas que caracterizan esta capa, en las zonas donde sí está presente proponen que se hable de “manto dúctil sublitosférico”. c) Mesosfera. Se corresponde con la porción del manto situado bajo la astenosfera. Se comporta como una zona rígida y relativamente estable sometida a lentos procesos convectivos. Hacia los 2.700 km se localiza una zona (nivel D’’) donde se originan las plumas o penachos térmicos. Son zonas de roca parcialmente fundida que transportan calor desde el núcleo al manto inferior. Esto hace que el manto sólido, localizado por encima de esas zonas parcialmente fundidas, se pueda calentar lo suficiente como para ascender hacia la superficie originando los puntos calientes. d) Endosfera. Se corresponde con el núcleo. Consta de una zona interna que se comporta rígidamente y otra externa que se comporta como un fluido en el que se generan corrientes de convección responsables del origen del campo magnético terrestre. Ambas zonas están separadas por la discontinuidad de Wiechert-Lemahn.

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DINÁMICA DE PLACAS

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DINÁMICA DE PLACAS

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LA TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS La teoría de la tectónica de las placas desarrollada en la década de los años setenta del siglo XX tiene su base en la hipótesis de la deriva continental, postulada por el meteorólogo alemán Alfred Wegener a comienzos de ese siglo. Su obra rompía claramente con las ideas "fijistas" que hasta entonces tenía la geología sobre los procesos ocurridos en nuestro planeta. Wegener enumeraba en su hipótesis una serie de hechos que intentaban demostrar que los continentes habían estado unidos en tiempos pasados formando una sola masa continental y que ésta se había roto en diferentes fragmentos que se habrían ido desplazando "a la deriva" hasta alcanzar las posiciones actuales. Las manifestaciones de la dinámica interna terrestre se explican por la teoría de la Tectónica de Placas o Tectónica global que establece que la litosfera está formada por una serie de placas litosféricas o tectónicas que son fragmentos rígidos contiguos que se mueven unos respecto de otros separándose, chocando o deslizándose lateralmente. Esta teoría, que describe las interacciones que ocurren entre las placas y las consecuencias de estas interacciones, se basa en las consideraciones que a continuación se indican: 146

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• La formación de nueva litosfera ocurre por expansión del suelo oceánico; es decir, en las dorsales oceánicas se genera nueva litosfera oceánica. • La litosfera oceánica generada en estas zonas, una vez creada, pasa a formar parte de una placa litosférica que puede o no incluir litosfera continental. • La superficie de la Tierra permanece constante; esto implica que la litosfera nueva, generada en las dorsales, debe compensarse por destrucción de la misma en las zonas de subducción. • Las placas litosféricas pueden transmitir esfuerzos a lo largo de grandes distancias horizontales sin que se produzcan importantes deformaciones en el interior de las mismas; es decir, el movimiento relativo entre las placas se hace patente, básicamente, en los límites de placas. Así, la localización de los terremotos actuales muestra cómo éstos se distribuyen a lo largo de cinturones bien delimitados que se corresponden con los límites de estas placas, evidenciando que la mayor parte de la deformación litosférica se concentra en estas zonas.

LA EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO Los fondos oceánicos, son estructuras sujetas a continuas modificaciones y los movimientos de los continentes son resultado de estos cambios. La teoría de la expansión de los fondos oceánicos explica entre otras cosas el movimiento de las masas continentales y por lo tanto da la razón a Wegener en cuanto a que la deriva existe. Esta nueva teoría ha podido ser propuesta a la luz de nuevos datos recogidos mediante métodos de investigación que eran impensables a principios de siglo (perforaciones, mediciones empleando satélites y láseres, estudios del relieve submarino mediante sonares, integración de datos con ordenadores...).

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Según esta teoría, las dorsales oceánicas son las zonas activas donde se genera nueva litosfera oceánica. Se trata de cordilleras submarinas volcánicas que se extienden a lo largo de más de 60.000 Km. por las zonas centrales de los océanos, con anchuras de 1.000 Km. y elevaciones sobre el fondo marino de unos 3 Km. por término medio. Sus cumbres están surcadas longitudinalmente por una hendidura de gran anchura y profundidad formada por un sistema de fallas (valle de Rift). (Ver más datos en el apartado "el ciclo de Wilson"). Las dorsales no forman alineaciones continuas, sino interrumpidas por fallas transformantes, que desplazan lateralmente sectores de aquellas. Las dorsales oceánicas se formarían por el siguiente proceso: se parte del supuesto de que una masa continental en un momento dado puede fracturarse y a través de la fractura comienza a fluir material magmático, procedente de la astenosfera. Este material se va extendiendo a ambos lados de la grieta, constituyendo la litosfera oceánica, que va aumentando en extensión a medida que los bloques continentales se separan. La dorsal queda así, marcando la "cicatriz" de la fracturación y, por tanto, el límite de las dos nuevas placas resultantes. Este proceso, denominado Expansión del fondo oceánico, explica cómo se va generando nueva litosfera oceánica a partir del material que surge de las dorsales, estos materiales se van añadiendo a la litosfera existente a ambos lados de la dorsal desplazando a esta hacia las zonas de subducción. Comienza en una zona continental, con unas fracturas similares a las fosas tectónicas actuales del África oriental (etapa de rift-valley), donde aprovechando estas roturas se produce una emisión de materiales volcánicos. (Ej. el volcán Kilimanjaro). Sigue una nueva etapa, en la cual el valle se hace más extenso y profundo, pudiendo ser invadido por el océano, aunque todavía no hay dorsal. Se denomina etapa de mar Rojo, por darse en esta zona las circunstancias reseñadas. Si el proceso de separación continúa surgirá una auténtica dorsal por salida masiva de magma y un ejemplo de esta etapa de madurez lo encontramos en la dorsal del Atlántico. La expansión de los fondos oceánicos está atestiguada hoy por una gran variedad de observaciones: 1- Naturaleza y actividad volcánica de las dorsales. Se ha comprobado por sondeos y por la presencia de ciertas islas volcánicas que son puntos de la dorsal que emergen sobre el nivel del mar. Como ejemplo tenemos en el Atlántico las islas Azores e Islandia. 2- Presencia de movimientos sísmicos en las dorsales. 3- Temperatura bajo las dorsales. El gradiente geotérmico bajo las dorsales es muy superior al de otras zonas de los océanos. Esto es consecuencia del ascenso de magma desde la astenosfera. 4- Edades de la corteza oceánica. Al analizar muestras de sondeos (por métodos radiactivos) se encuentran rocas de la misma edad situadas, más o menos simétricamente, a ambos lados de la dorsal. 5- Estudio de los sedimentos pelágicos. Hay mucho menos espesor junto a las dorsales y datándolos mediante fósiles de organismos del plancton, se obtiene que los sedimentos son muy jóvenes cerca de las dorsales mientras que conforme nos alejamos de ellas, bajo los más modernos encontramos otros de mayor edad.

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6- Magnetismo de las rocas oceánicas. Como sabemos, los polos magnéticos terrestres sufren inversiones periódicas. Estudiando el paleomagnetismo de los fondos oceánicos alejándonos de las dorsales, se aprecia la existencia, a ambos lados de las mismas, de unas bandas paralelas de litosfera oceánica constituidas por rocas de la misma edad y magnetizadas del mismo modo (polaridad normal o polaridad invertida). 7- Medida directa de la velocidad de expansión. Gracias a nuevas tecnologías, como la luz láser, se han podido hacer mediciones de distancias muy exactas y se ha comprobado como varían a lo largo del tiempo. Así, se sabe que la velocidad de expansión varía desde unos 2 cm. por año en el Atlántico norte, hasta unos 9 cm./año en el Pacífico sur.

LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN MANTÉLICAS El modelo que la tectónica de placas propone para la evolución de la litosfera terrestre, implica unos movimientos laterales de casquetes esféricos de escaso espesor relativo (100-200km.) y comportamiento mecánico rígido sobre una capa que está a mayor temperatura, y que tiene capacidad para fluir. Las corrientes convectivas son el motor de la tectónica de placas: la astenosfera es una capa fluida que en su parte inferior está en contacto con materiales más calientes (mesosfera) y, en su parte superior, con materiales más fríos (litosfera). Este desequilibrio térmico motiva la formación de las corrientes de convección, que fuerzan el desplazamiento horizontal de las placas litosféricas. Los levantamientos pueden producirse por otro tipo de flujo convectivo del manto distinto al que mueve horizontalmente las placas. A este flujo se le denomina plumas o penachos y consiste en 149

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una enorme corriente de material fundido y ligero, procedente del límite superior del núcleo externo, denominado zona D’’ que asciende por el manto, levantando la litosfera que hay por encima. El origen de esta dinámica del manto parece tener su origen en: - La alta temperatura a la que se encuentra la zona de contacto entre el núcleo externo y el manto, que favorece el ascenso de penachos plumas convectivas que pueden perforar la litosfera (puntos calientes). - El enfriamiento del manto superior a causa de la subducción. La placa que subduce puede llegar hasta el núcleo externo, provocando el ascenso de los materiales.

LÍMITES ENTRE PLACAS: BORDES DIVERGENTES, CONVERGENTES Y TRANSFORMANTES. Podemos distinguir tres tipos de límites o bordes de placa: divergentes (constructivos), convergentes (destructivos) y transformantes (pasivos o conservativos). A. LÍMITES DIVERGENTES O CONSTRUCTIVOS: En ellos se genera litosfera oceánica y se forman grandes cadenas montañosas submarinas o dorsales, situadas en el centro de los océanos. Las dorsales oceánicas son cadenas montañosas submarinas de perfil muy abrupto y con una anchura de unos 1000 km. La altura sobre el fondo del mar oscila entre los 1.500-2.000 m. En algunos casos, la dorsal se eleva sobre el nivel del mar, como ocurre en Islandia. El centro de la dorsal está recorrido por una gran depresión llamada fosa tectónica o rift, por la que fluye material procedente de la astenosfera. A ambos lados del rift se originan grandes elevaciones que a veces emergen y forman islas volcánicas como las Azores.

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Se ha comprobado que sobre estos fondos de lava no existen sedimentos, lo que demuestra que son muy recientes y no ha habido tiempo suficiente para que se depositen sedimentos sobre ellos. Junto a estas lavas encontramos también abundantes chimeneas volcánicas que emiten fluidos a altas temperaturas. Todas estas observaciones indican que las dorsales son zonas de crecimiento de la corteza oceánica, por lo que se les denomina bordes constructivos.

B. LÍMITES CONVERGENTES O DESTRUCTIVOS: En ellos tiene lugar la convergencia de dos placas litosféricas, introduciéndose una bajo la otra y destruyéndose la litosfera oceánica en la zona de subducción que coincide con las fosas oceánicas. En dicha convergencia se desarrolla una gran actividad sísmica debido a la fricción entre las placas y magmática, debido a que en estas zonas hay un aporte de calor por la fricción y compresión de los materiales, lo que hace que en estas zonas se originen magmas que afloran a la superficie en forma de volcanes. En estas zonas la litosfera oceánica desciende para introducirse en el manto en un proceso denominado subducción. En ellas se encuentran los relieves más importantes del Planeta, tanto negativos (fosas) como positivos (cinturones montañosos). Durante este movimiento, cuando la placa se curva arrastrando los sedimentos hacia el interior, origina una fosa oceánica (hasta 11 km en la fosa de las Marianas -Pacífico-). En el plano de la placa que subduce (plano de Benioff) se acumulan tensiones, por lo que en esta zona se localizan focos sísmicos a diferentes profundidades pudiendo darse terremotos profundos (hasta 700km). La mayor parte de las cadenas montañosas u orógenos se generan en estos contactos de choque de placas. Las más recientes ocupan largas y estrechas bandas en los bordes de los continentes. Se encuentran repartidas en dos grandes zonas: el cinturón peripacífico y la zona alpino-himalaya, que se extiende por Europa y Asia. La convergencia de dos placas es diferente según sea la naturaleza de sus límites, bien sea oceánica o continental, de esta forma existen tres tipos de convergencia: 

Convergencia océano-continente. Cuando una placa oceánica choca con una continental, la primera, que es más densa, subduce bajo la segunda. El descenso de la placa provoca la fusión parcial de la misma y la generación de magmas que ascienden a la superficie y originan en el continente manifestaciones volcánicas y plutónicas. Debido a la fuerte compresión, los sedimentos se encuentran deformados en amplios pliegues asociados a fallas inversas. El roce de la placa genera focos sísmicos. El ejemplo más conocido es la cordillera de los Andes. En este caso chocan la placa de Nazca y la Sudamericana, colisión que aún continúa a una velocidad de unos 6 cm/año, lo que indica que se trata de un orógeno activo.

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Convergencia océano-océano. Cuando dos placas oceánicas convergen, la placa que subduce penetra hacia el interior por debajo de la fosa oceánica. Durante este descenso se produce primero la génesis de focos sísmicos y más tarde la fusión de la placa, produciendo un magma andesítico. Este magma asciende a la superficie y forma una cadena de volcanes paralelos a la costa, llamada arco volcánico insular. Entre éste y la fosa se encuentra el prisma de acreción, conjunto de sedimentos oceánicos y continentales muy deformados. Entre el arco insular y el continente se halla la cuenca marginal, que se forma por un proceso divergente de adelgazamiento litosférico parecido al de las dorsales. El Mar del Japón, entre Asia y el archipiélago japonés, es un buen ejemplo. Existen unos veinte arcos insulares activos, localizados en la costa asiática del Pacífico, desde las islas Aleutianas, Japón, Filipinas... En el Atlántico destacan los arcos insulares del Caribe.

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Convergencia continente-continente. Cuando dos placas continentales convergen, se produce el choque frontal entre ambas. Previamente a este proceso los continentes estaban separados por una litosfera oceánica, que fue subduciendo bajo uno de los continentes. Cuando el proceso finaliza se produce la colisión y obducción de los dos continentes. Al tener ambas placas similar densidad, no 152

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subducen y chocan entre sí. La compresión acaba por fusionarlas en un solo bloque originando una cadena montañosa en la que a veces se reconoce una línea de sutura marcada por la presencia de restos de litosfera oceánica (ofiolitas). La zona se caracteriza por estar muy deformada y metamorfizada con presencia de intrusiones graníticas. El choque entre la placa índica y la Euroasiática, que comenzó hace unos 45 millones de años, originó la cordillera del Himalaya en Asia.

C. LÍMITES TRANSFORMANTES O PASIVOS: En este tipo de contacto entre placas se producen fuerzas tangenciales por lo que no se forma ni se destruye litosfera y presentan una intensa actividad sísmica. Las fallas transformantes están íntimamente ligadas a las dorsales oceánicas, a las que corta transversalmente formando un sistema de fracturas paralelas y perpendiculares a la dorsal que compensan la expansión. Se originan por las diferencias en la velocidad de desplazamiento de los diferentes sectores de las placas, ya que se mueven sobre una superficie esférica en rotación y, por tanto, con mayor velocidad lineal cuanto más alejados están del eje rotacional. Como ejemplo tenemos la falla de San Andrés en la que la placa Pacífica se desliza respecto a la placa Americana.

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PUNTOS CALIENTES La teoría del punto caliente propone la existencia de una zona especialmente caliente en el interior de la Tierra, situada a gran profundidad, que, al parecer, se encuentra enraizada en el manto inferior o incluso en el límite núcleo-manto, y recibe el nombre de pluma mantélica o térmica. Ésta corresponde a procesos entre el núcleo externo y el manto (zona D’’), que envía materiales fundidos a la superficie (plumas o hot spot), dando origen a volcanes y a islas volcánicas. Al moverse la placa y permanecer el punto caliente fijo, las islas y montes submarinos se van originando alineados. Las islas más antiguas que ya están lejos del punto caliente no tienen volcanes en actividad, mientras que las más jóvenes, las que se sitúan justo encima de éste, presentan un vulcanismo activo. Es el caso de las islas Hawai y de las Canarias.

EL CICLO DE WILSON Los procesos descritos no son más que aspectos parciales de la dinámica global. Los continentes se fragmentaron y separaron hace 200 m.a. pero también se aproximan y chocan entre sí. Hay pues unos movimientos cíclicos debidos a la evolución de la litosfera oceánica, esquematizados en el ciclo de Wilson. a) Acumulación de calor bajo un continente, lo que favorece la formación de un rift continental por distensión y la consiguiente fragmentación del continente. b) Separación de los márgenes continentales y formación entre ellos de una dorsal. c) Expansión del nuevo océano y separación de los continentes que lo delimitan. d) Subducción bajo uno de los continentes con la formación de una fosa oceánica. e) La acrección se hace más lenta que la subducción y los continentes se aproximan. Se forman sucesivamente un arco insular y cordilleras litorales. f) Obducción entre las dos placas con desaparición de la litosfera oceánica y formación de una cordillera intercontinental.

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2. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 2.1. ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Origen y transmisión. Deformación de las rocas. Deformación frágil: Las fallas. Conceptos básicos: Gradiente geotérmico, falla normal, falla inversa, falla de desgarre. 2.2. SISMICIDAD: Origen de los terremotos. Tipos de ondas sísmicas. Magnitud e intensidad de un terremoto. Distribución de terremotos según la Tectónica de Placas. Riesgo sísmico y planificación. Áreas de riesgo símico en España. Conceptos básicos: Ondas sísmicas, ondas sísmicas internas, ondas sísmicas superficiales, hipocentro (foco), epicentro, sismograma, tsunami. 2.3. VULCANISMO. Magmas ácidos y básicos. Tipos de erupciones. Distribución de áreas volcánicas según la Tectónica de Placas. Riesgo volcánico y planificación. Áreas de riesgo volcánico en España. Conceptos básicos: Magma, viscosidad de un magma, volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico, cámara magmática). __________________________________________________________________________________________

2.1. ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Origen y transmisión. Deformación de las rocas. Deformación frágil: Las fallas. Conceptos básicos: Gradiente geotérmico, falla normal, falla inversa, falla de desgarre. 

LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA: ORIGEN Y TRANSMISIÓN

En la superficie terrestre encontramos algunas evidencias que nos indican que la geosfera acumula gran cantidad de energía, por lo que en su interior se alcanzan temperaturas muy altas. El origen del calor interno se debe a dos factores: - Calor liberado al formarse la Tierra. La baja conductividad térmica de las rocas y el efecto aislante que ejerce la corteza terrestre han conservado parte del calor generado en la formación del planeta por el impacto de los planetésimos. Parte de este calor permanece aún en el núcleo y es transferido lentamente hacia las capas exteriores.

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- Calor liberado en los procesos radiactivos. Tiene su origen en la desintegración radiactiva de isótopos inestables: U235, U238, Th234, Sr87, K40,... que continúan transformándose en elementos con menor masa atómica, liberándose energía en ese proceso. La temperatura interna de la Tierra aumenta a razón de 30° C/km, esta variación se denomina gradiente geotérmico. Este aumento no es progresivo ya que, de ser así, el centro de la Tierra estaría a unos 200.000° C, lo cual equivaldría a un estado gaseoso explosivo. Se piensa que es de solo 6.000° C. El flujo térmico terrestre es la cantidad de energía calorífica liberada por la Tierra por unidad de superficie y tiempo. El flujo promedio mundial es de 2*1020 cal/año. La causa es la transmisión del calor interno hasta la superficie por tres mecanismos: a) Radiación. Es el mecanismo por el cual cualquier cuerpo sólido rígido transmite su calor mediante radiación de onda corta. El calor que conserva la Tierra en su interior se transmite hacia la superficie, lo que hace descender su temperatura interna de forma progresiva. b) Convección. Es la forma en que los fluidos trasmiten el calor por variaciones de su densidad causadas por la temperatura. En las zonas más profundas y más calientes, los materiales son más ligeros y ascienden; en las zonas más superficiales, al estar más fríos, son más densos y descienden. Se establecen así las corrientes de convección. c) Conducción. Es una transferencia de calor a través de los materiales por una diferencia de temperatura. De esta forma se transmite el calor en las zonas más superficiales de la geosfera, muy lentamente, por lo que se dice que la corteza actúa como aislante térmico. 

DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS

La Tectónica es la parte de la geología que estudia las deformaciones de los materiales terrestres así como las estructuras resultantes de dichas deformaciones, es decir, analiza tanto las causas (fuerzas) como las consecuencias (deformaciones). Los esfuerzos que pueden sufrir las rocas tienen varios orígenes, aunque destaca como principal causa la acción de los Agentes Geológicos Internos (o agentes geodinámicos internos), al provocar el movimiento de las placas litosféricas. Estas fuerzas llevan una dirección predominantemente horizontal y bien pueden ser de tipo compresivo (tendiendo a acortar los materiales) o de tipo distensivo (tendiendo a alargar las rocas). Otros esfuerzos están originados por reajustes Isostáticos. Estas fuerzas tienen una dirección típicamente vertical y producen movimientos de elevación o de hundimiento (se conocen también como movimientos epirogénicos). El nombre alude al mantenimiento del equilibrio de los bloques de corteza sobre el manto, de modo que la ganancia de materia por sedimentación, o por acumulación de hielo, producirá hundimiento en el terreno y la pérdida por erosión, o deshielo, provocará movimientos de ascenso. Una tercera causa de deformación es la actuación de la Gravedad, que produce en determinadas circunstancias deslizamientos de enormes masas de roca. COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES ANTE LOS ESFUERZOS Decimos que un cuerpo es elástico ante los esfuerzos cuando al ceder éstos, recupera la forma y el tamaño, es decir, desaparece la deformación. Decimos que un material es plástico si no recupera la forma y el tamaño al 156

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ceder los esfuerzos. Dentro de ciertos límites, en los materiales elásticos la deformación es proporcional al esfuerzo (siguiendo la ley de Hooke). Una vez sobrepasado este límite de elasticidad, la fuerza aplicada producirá una deformación permanente, entrándose en el dominio de la deformación plástica. [La ley de Hooke suele explicarse poniendo como ejemplo un muelle]. Si continúa aumentando la magnitud de los esfuerzos, se sobrepasará el límite de plasticidad produciéndose la rotura. Cuando un material no es elástico ni plástico, se romperá antes de deformarse, y diremos de él que tiene un comportamiento rígido. Los límites de elasticidad y de plasticidad para un material dado, varían según lo hagan ciertas condiciones del medio, entre las que destacan la presión, la temperatura y la presencia de agua. Se distinguen tres tipos de deformaciones permanentes en los materiales: PLIEGUES, si no se ha sobrepasado el límite de plasticidad de las rocas y fracturas, cuando dicho límite ha sido superado. En este segundo supuesto aún caben dos posibilidades: si la rotura o fractura permanece como tal, hablamos de DIACLASAS y si los esfuerzos continúan, y se produce el desplazamiento de los bloques resultantes, nos estaremos refiriendo a FALLAS. (Para muchos geólogos, fracturas y diaclasas son dos términos sinónimos). FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DEFORMACIÓN Como ya se ha dicho anteriormente, ciertas condiciones del medio pueden modificar los límites de elasticidad y plasticidad de muchas rocas. Los factores que controlan la deformación son:  





 

Intensidad de los esfuerzos. Evidentemente, a mayor intensidad, mayor deformación. Tiempo. Las fuerzas se ejercen sobre las rocas a lo largo de enormes periodos de tiempo, en general millones de años. Esta "dosificación" del esfuerzo permite deformaciones plásticas en materiales aparentemente rígidos. Presión confinante o litostática. Es la que soporta una roca situada a cierta profundidad y debido a la masa de roca suprayacente. Actúa por igual en todas direcciones y es semejante a la presión hidrostática (la que soporta un cuerpo sumergido en agua). En general a mayor profundidad las rocas se vuelven más plásticas o dúctiles. Temperatura. En general, a mayor temperatura también las rocas se hacen más plásticas. (Hay sin embargo algunos tipos de rocas que no se ven influidos por el aumento de temperatura y aun otros que se vuelven más rígidos). Fluidos. La presencia de fluidos es frecuente y ejerce una presión sobre las rocas. Normalmente estos fluidos favorecen la deformación plástica (el fluido habitual es agua). Presiones dirigidas. Las mismas fuerzas de empuje, que llevan direcciones determinadas, también colaboran en la deformación [y son, por ejemplo las responsables de que ciertas rocas presenten una ordenación laminar de sus minerales (esquistosidad)].

PLIEGUES: DEFINICIÓN, ELEMENTOS Y CLASIFICACIÓN Los pliegues son ondulaciones de los estratos, originados por deformaciones plásticas. (Los estratos dejan de ser estructuras planas y horizontales, para pasar a encontrarse la mayor parte de las veces curvadas e inclinadas). 157

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Definimos la posición de un estrato no horizontal mediante dos coordenadas: 



Dirección o rumbo u orientación: es el ángulo formado por una línea horizontal contenida en el estrato y la dirección Norte-Sur geográfica. La dirección se mide con la brújula y se indica el nº de grados con respecto al norte. Buzamiento o inclinación: es el ángulo formado por una línea de máxima pendiente del estrato y un plano horizontal. El buzamiento se mide con el clinómetro y además de los grados debe indicarse el punto cardinal hacia el que se inclina dicho estrato.

Se habla de pliegues ANTICLINALES cuando presentan su parte convexa hacia arriba y pliegues SINCLINALES cuando lo que nos presentan hacia la superficie es su parte cóncava. En todo pliegue pueden definirse una serie de elementos imaginarios que ayudan es su estudio y caracterización, son los llamados elementos de un pliegue: o o o o o

Plano axial: es el plano bisector del pliegue. Si el plano es vertical, el pliegue se dice recto y el buzamiento a ambos lados es el mismo. Flancos: son cada una de las dos superficies del pliegue, situadas a ambos lados del plano axial Eje: es la línea de intersección del plano axial con la superficie de un estrato. Cresta: es la línea más alta de un estrato, que en un pliegue recto coincide con el eje axial y con la charnela. Charnela: zona del pliegue con mayor curvatura. Corresponde a una superficie, no a una línea.

Tipos de pliegues según su geometría: 1- Anticlinal: convexidad hacia arriba. El núcleo o zona más interna contiene los materiales más antiguos de la serie de estratos. 2- Sinclinal: concavidad hacia arriba. Núcleo con los materiales más modernos. A. o S. simétrico o recto: plano axial vertical, flancos con igual buzamiento en grados pero inclinación opuesta. 158

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A. o S. asimétrico: buzamientos opuestos pero con distinto valor. Lógicamente el plano axial no es vertical. A. o S. volcado o inclinado: presenta uno de los flancos invertido, es decir, con un buzamiento superior a 90º. A. o S. tumbado: presenta los dos flancos horizontales e igualmente el plano axial es horizontal.

DEFORMACIÓN DISCONTINUA: DIACLASAS. Cuando se sobrepasa el límite de plasticidad de los materiales, éstos se rompen o fracturan. Si tras la fractura no se producen desplazamientos de los bloques resultantes, se habla de diaclasas. Las diaclasas son muy frecuentes en las rocas, en general no aparecen de forma aislada sino en gran número. Todas aquellas que son paralelas entre sí tienen un origen común y constituyen un sistema de diaclasas. Las diaclasas no solo se producen por deformación (diaclasas tectónicas), también pueden aparecer debido a las siguientes causas:  

Por descompresión: Las rocas se expanden y se rompen. Por retracción: Las rocas se enfrían rápidamente, se contraen y se rompen.

DEFORMACIÓN DISCONTINUA: FALLAS, ELEMENTOS Y CLASIFICACIÓN Una falla es una discontinuidad en los estratos como consecuencia de la fractura de estos y el posterior desplazamiento. Los elementos que se definen en una falla para su mejor estudio son:   

Plano de falla: es la superficie de ruptura. Labios de falla: cada uno de los dos bloques que hay a ambos lados de la falla. Si ha habido desplazamiento vertical se habla de labio levantado y de labio hundido. Salto de falla: Es la distancia que hay entre dos puntos que antes del desplazamiento estaban juntos. Suele distinguirse entre la distancia en vertical y la distancia en horizontal.

Una falla queda determinada por la dirección y el buzamiento de su plano de falla. 159

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Tipos de fallas. o o o

o

Falla normal: se debe a esfuerzos distensivos (los dos bloques tienden a separarse). Falla inversa: Se debe a esfuerzos compresivos (el espacio que ocupaban los estratos sin fracturar se reduce). Falla de desgarre (o direccional o de cizalladura u horizontal): el movimiento de los bloques es en horizontal. El plano de falla puede ser vertical. Puede recordar a una falla transformante, pero no es lo mismo. Falla de tijera o rotacional: los bloques se desplazan alrededor de un punto fijo situado en el plano de falla.

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- Asociaciones de fallas: en muchos casos se originan varias fallas del mismo tipo como consecuencia de los mismos esfuerzos. Son relativamente frecuentes los sistemas de fallas normales. Estas fallas son todas ellas paralelas (tienen la misma dirección). Dan un aspecto escalonado al paisaje. Si un sistema de fallas deja una zona deprimida entre otras dos más elevadas, decimos que hay una fosa tectónica o valle de Rift. Si un sistema de fallas en sus desplazamientos forma una zona elevada, se trata de una estructura llamada pilar tectónico, macizo tectónico u Horst.

2.2. SISMICIDAD: Origen de los terremotos. Tipos de ondas sísmicas. Magnitud e intensidad de un terremoto. Distribución de terremotos según la Tectónica de Placas. Riesgo sísmico y planificación. Áreas de riesgo símico en España. Conceptos básicos: Ondas sísmicas, ondas sísmicas internas, ondas sísmicas superficiales, hipocentro (foco), epicentro, sismograma, tsunami. 

ORIGEN DE LOS TERREMOTOS

Un sismo es un movimiento vibratorio que se origina en las zonas internas de la Tierra y que se propaga por los materiales de la misma en todas direcciones. Los procesos sísmicos se asocian a la dinámica litosférica y tienen su origen en el comportamiento frágil de los materiales. Se generan por una liberación súbita de energía acumulada en las rocas elásticas cuando las fuerzas de tensión a que están sometidas sobrepasan ciertos valores. Cuando se supera su resistencia, las rocas se rompen súbitamente y la energía liberada se propaga originando las vibraciones del terreno, a estas vibraciones se las denomina ondas sísmicas. Al lugar donde se inicia el movimiento sísmico se le llama hipocentro o foco, y al punto más próximo de la superficie del terreno situado en la vertical de aquel 161

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se le denomina epicentro. En sentido estricto, ni el epicentro ni el hipocentro son puntos concretos ya que, por lo general, la perturbación se produce a lo largo de una superficie de falla de varios kilómetros. El movimiento vibratorio originado se resuelve en forma de trenes de ondas concéntricas que partiendo del hipocentro se propagan, en todas direcciones. El registro de las ondas sísmicas producido por un terremoto se conoce con el nombre de sismograma y se realiza mediante los sismógrafos, instrumentos que registran las ondas sísmicas y que pueden ser verticales u horizontales. Con los datos obtenidos se trazan una serie de círculos concéntricos sobre un mapa, cada uno de los cuales corresponde a una isosista, que se indica en números romanos.

Las zonas donde se suelen dar con más frecuencia este fenómeno son:  Zonas de subducción. Los focos sísmicos se localizan en la superficie de contacto entre las placas, hasta unos 700 km de profundidad.  Dorsales. Los focos son superficiales, sobre unos 20km de profundidad.  Fallas transformantes. Los focos se localizan hasta 80km de profundidad. 

TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS

Al analizar un sismograma, observamos tres tipos de ondas, unas internas, las primarias y las secundarias y otras superficiales.  Las ondas internas viajan a través del interior terrestre. Siguen caminos curvos debido a la variada densidad y composición del interior de la Tierra. Este efecto es similar al de refracción de ondas de luz. Las ondas internas transmiten los temblores preliminares de un terremoto pero poseen poco poder destructivo. Las ondas internas son divididas en dos grupos: ondas primarias (P) y secundarias (S). o

Ondas primarias (P). Son las más rápidas y, por consiguiente, las primeras en llegar al sismógrafo. Se propagan por medios sólidos y líquidos. Son ondas longitudinales en las que la vibración de las partículas se produce en la dirección de propagación de la onda, de tal manera que los materiales afectados se ven sometidos a un movimiento oscilatorio de compresión y

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dilatación alternativos (rarefacción), igual que ocurre en un muelle que ha sido estirado y soltado. o

Ondas secundarias (S). Llegan a la superficie terrestre con posterioridad a las P, ya que su velocidad de propagación es inferior a la de éstas. Son ondas transversales, dado que las partículas oscilan en un plano perpendicular al de avance de la onda, causando un movimiento oscilatorio a las rocas afectadas en sentido perpendicular al de las ondas P. Viajan por el interior de la Tierra y, a diferencia de las ondas P, sólo se propagan por medios sólidos.

 Las ondas superficiales se denominan así por propagarse sólo por la superficie terrestre, bien en la interfase tierra-agua o tierra-aire, a velocidades constantes pero inferiores a las P y S. Se trata de ondas de gran amplitud y baja frecuencia por lo que son las responsables de los destrozos en las construcciones así como de los maremotos. Se distinguen dos tipos: o

Ondas Love. Son transversales como las S pero la vibración queda limitada al plano de la superficie del terreno. Los efectos se dejan notar con gran intensidad en tomo al epicentro, amortiguándose notablemente al aumentar la distancia al mismo. Son las más peligrosas.

o

Ondas Rayleihg. Confieren a las partículas un movimiento elíptico vertical que provoca en el suelo ondulaciones semejantes a las olas.

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MAGNITUD E INTENSIDAD DE UN TERREMOTO

Las medidas de un terremoto se llevan a cabo mediante sismógrafos y acelerómetros, y su importancia puede cuantificarse atendiendo a dos parámetros: la intensidad y la magnitud del seísmo.  Intensidad (escala de Mercalli-MSK). La escala de intensidad se establece en función de los efectos que los sismos producen sobre las personas, las edificaciones y las obras públicas. Su validez científica es discutible pues no tiene en cuenta la distancia al foco y, además, no se puede aplicar en zonas deshabitadas o sin construcciones. Se utilizan números romanos siendo su máximo valor de XII.  Magnitud (escala de Richter). Es una medida de la energía elástica liberada en un seísmo. Se expresa en números latinos y no tiene límite superior aunque el terremoto de mayor magnitud registrado en nuestro planeta fue de 9,5 grados de magnitud (Chile, 1969). La magnitud de un terremoto se obtiene a partir de la siguiente ecuación:

La energía liberada se puede calcular a partir de la ecuación:

LogE = 11’8 + 1’5 * M Siendo M la magnitud y E la energía elástica liberada. Esta escala ha sido aceptada universalmente y hay que destacar que es una escala logarítmica, de manera que un sismo de escala 6’0 y otro de 7’0 significa que las ondas tienen una amplitud unas 10 veces mayor. Es evidente que las escalas de intensidad dependen en gran medida de la densidad de población (exposición) y de la vulnerabilidad de las construcciones presentes en la zona de incidencia del seísmo. Es por ello por lo que terremotos de igual magnitud pueden ser clasificados con distintos grados de intensidad en función de las características señaladas.

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DISTRIBUCIÓN DE TERREMOTOS SEGÚN LA TECTÓNICA DE PLACAS

Si bien algunos terremotos pueden estar relacionados con las erupciones volcánicas o producirse a consecuencia del hundimiento de cavernas o desprendimientos de masas de rocas en las laderas de las montañas, la mayoría de los movimientos sísmicos, por lo menos los de cierta importancia, son de origen tectónico, estando directamente relacionados con las fracturas existentes en la corteza terrestre, donde siempre aparecen localizados los focos sísmicos. Los movimientos sísmicos son, en definitiva, una simple manifestación de la actividad orogénica, y se producen allí donde la inestabilidad de las fracturas o fallas recientes da lugar a movimientos de reajuste entre los bloques corticales situados a ambos lados del plano de falla. Una gran parte de los focos sísmicos se concentran en las uniones entre las placas en que se puede suponer dividida la litosfera, no sólo en las zonas de generación de nueva corteza oceánica a lo largo de las crestas suboceánicas centrales, sino también en las zonas de choque o fricción lateral entre las distintas placas. La mayor parte de los terremotos se generan en los contactos entre las placas. Estos ocupan largas y estrechas bandas en los bordes de los continentes que suponen bordes subductivos. Se encuentran repartidos en dos grandes zonas: el cinturón peripacífico y la zona alpino-himalaya, que se extiende por Europa y Asia. También se producen terremotos, aunque de menor magnitud en los bordes divergentes o dorsales. Mayores son asociados a los bordes pasivos o fallas transformantes (ej. Falla de San Andrés-California). El eje alpino-himalaya puede considerarse como una zona de fricción entre la placa europea y la placa africana por un lado y las placas europea e indoaustraliana por otro. El cinturón peripacífico o anillo de fuego del Pacífico se corresponde con los límites subducentes del océano Pacífico.

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Cuando un terremoto es de gran magnitud es normal que no libere toda la energía en un único seísmo por lo que tras el gran terremoto suelen producirse réplicas de menor magnitud que liberan poco a poco la energía elástica restante hasta su total liberación.



RIESGO SÍSMICO Y PLANIFICACIÓN ANTISÍSMICA.

Métodos de predicción. Hoy por hoy, la predicción de un seísmo es un problema no resuelto, pero es importante tener en cuenta que los terremotos no se producen al azar, ni en el espacio ni a lo largo del tiempo.

o

Tiempo de retorno. Permite definir la cadencia media de los sismos. Las zonas de mayor tiempo de retomo son también las de mayor riesgo, ya que durante mucho tiempo están acumulando energía elástica que será luego liberada súbitamente. o Elevaciones del terreno. Son difíciles de determinar pues suelen ser de pocos centímetros. o Variaciones en la conductividad eléctrica Tienen su origen en la diferencia de conductividad existente entre el aire y el agua que rellenan las grietas y las rocas en las que éstas se encuentran. o Disminución de la relación VP/Vs en las ondas sísmicas. Se debe a la disminución de la rigidez y a la densidad del terreno que atraviesan. o Aumento de la concentración de gas radón. Está presente en el agua de los pozos profundos. o Aumento de la cantidad de microsismos. Esto indica que la deformación plástica del terreno ya no admite más tensión. o Comportamiento animal. Antes del seísmo algunos animales experimentan inquietud, agitación, huida,...

Riesgos derivados. Los efectos de un movimiento sísmico conllevan una serie de riesgos entre los que destacan:

o Daños en los edificios por agrietamiento o desplome de los mismos. o Inestabilidad de las laderas por deslizamientos, avalanchas o corrimientos de tierra. o Rotura de presas y de conducciones de gas o agua, con el peligro de inundaciones o incendios.

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o Licuefacción, es el efecto producido sobre determinados terrenos formados por sedimentos poco consolidados, como arenas y limos sueltos, que se hacen más o menos fluidos en función de su naturaleza, del contenido en agua intersticial o de la intensidad o duración de las ondas sísmicas. o Tsunamis, olas gigantes producidas por un maremoto o inducidas en las aguas continentales. o Desaparición de acuíferos y desviación del cauce de los ríos. o Corrimientos de tierra submarinos por derrumbe de sedimentos a través del talud continental o arrastre de los depósitos deltaicos, lo que origina comentes de turbidez que en ocasiones han producido roturas en los cables telefónicos submarinos. o Epidemias producidas por la putrefacción de los cadáveres y la rotura de las conducciones de agua y alcantarillado. o Daños en infraestructuras, como sistemas de telecomunicaciones, carreteras, vías férreas... Métodos de prevención. o

Normas de construcción sismorresistentes. La seguridad de las edificaciones es de gran importancia, ya que muchas veces el daño originado por un terremoto se debe principalmente al hacinamiento o deficiente construcción. Así, la normativa básica en zonas sísmicas va encaminada a reducir la vulnerabilidad y la exposición, para lo que se intenta construir sin modificar en demasía la topografía local y evitar el hacinamiento de la población, dejando espacios amplios entre los edificios.

Sobre sustratos rocosos es conveniente la construcción de edificios lo más simétricos posible, equilibrados en cuanto a la masa, altos y rígidos (la rigidez hace que se comporten como una unidad independiente del suelo durante las vibraciones, y se consigue reforzando los muros con contrafuertes de acero). Además serán flexibles mediante la instalación de cimientos aislantes como el caucho, para que absorban las vibraciones del suelo y permitan la oscilación del edificio. Y, por último, se debe mantener una distancia de separación que impida que choquen las zonas altas de los edificios durante la vibración. Sobre sustratos blandos se recomiendan edificios bajos, rígidos y que no sean muy extensos superficialmente, ya que la vibración diferencial de las distintas zonas podría originar su derrumbamiento. o

Elaboración de mapas de riesgo. En zonas propensas sirve como medida de predicción y de prevención, ya que supone la ordenación del territorio para poder aplicar medidas en los casos que sea preciso: la protección civil (vigilancia, alerta y emergencia) y el establecimiento de normas sobre seguros.



ÁREAS DE RIESGO SÍSMICO EN ESPAÑA

En España, el sur de la península y de manera muy específica la zona de Granada y la costa almeriense son los sectores más afectados por los temblores sísmicos. Estas zonas reciben movimientos de distinta escala y más o menos espaciados. Pequeños seísmos son registrados en grupos cada poco tiempo; más espaciados se reciben terremotos de mayor intensidad, y casi una vez por siglo ocurren terremotos destructores. La explicación radica en el movimiento relativo entre las placas Africana y Europea, cuya sutura recorre desde las Azores hasta el sur de Italia, pasando por el estrecho de Gibraltar. 167

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Además de la región andaluza y levantina, otras zonas históricas en terremotos son las situadas en los Pirineos, la cordillera Costero-Catalana, la zona noroeste (Galicia y Zamora) y las islas Canarias, como consecuencia de su actividad volcánica. Se estima que la Península presenta un periodo de retomo de unos cien años para terremotos de gran intensidad (superior a 6 en la escala Richter, o grado VIII en la MSK).

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2.3. VULCANISMO. Magmas ácidos y básicos. Tipos de erupciones. Distribución de áreas volcánicas según la Tectónica de Placas. Riesgo volcánico y planificación. Áreas de riesgo volcánico en España. Conceptos básicos: Magma, viscosidad de un magma, volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico, cámara magmática). 

VULCANISMO: MAGMAS ÁCIDOS Y BÁSICOS

El vulcanismo es un fenómeno geológico que comprende todos los procesos mediante los cuales los materiales fundidos generados en el interior de la Tierra (magmas) ascienden hasta la superficie, constituyendo en su salida una erupción volcánica. Las principales fuerzas que impulsan el ascenso de un magma son las diferencias de presión y densidad con las rocas encajantes. Una vez abierto el conducto de salida, el magma fluye de manera continua o intermitente hasta que cesan las condiciones que han propiciado el ascenso. Cuando el magma alcanza la superficie se enfriará en las inmediaciones y formará un edificio volcánico o volcán. En un volcán característico se distinguen varias zonas:    

Cráter: Orificio por el que sale la lava al exterior. Si es de gran tamaño (más de 1 km) se denomina caldera. Cámara magmática: Lugar del interior terrestre en el que se almacena el magma antes de su salida al exterior. Chimenea: Conducto por el que sale la lava desde la cámara magmática hasta el cráter. Cono volcánico: Montículo formado por la acumulación de los materiales expulsados por el volcán.

Los magmas se clasifican según su contenido en SiO2 fundido, ya que la proporción de esta sustancia condiciona las propiedades físicas y químicas del magma. Los magmas ácidos contienen más del 66 % de sílice, los intermedios entre el 52 y 66 %, los magmas básicos entre el 45 y 52 % y los ultrabásicos menos del 45 %. Generalmente se consideran dos tipos de magma: ácido y básico, la combinación de los cuales origina todas las proporciones posibles dentro del rango establecido.

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La secuencia normal de una erupción comienza con la salida de los gases, seguido por materiales piroclásticos y finalmente lavas, con explosiones esporádicas que mantienen abierto el cráter. Cada episodio eruptivo contribuye al desarrollo del volcán. En los períodos de tranquilidad entre dos erupciones, la erosión actúa originando formas de relieve típicos. Según el grado de actividad de un volcán podemos clasificarlo en: - Activo: Volcán que actualmente está en erupción o cuenta con registros de erupciones recientes. - Semiactivo o latente: Volcán que actualmente no está en erupción, pero que muestra signos de actividad. - Apagado o extinto: Volcán que no muestra signos de actividad y no ha estado activo en miles de años. 

PRODUCTOS VOLCÁNICOS. TIPOS DE ERUPCIONES

El magma, al salir a la superficie y debido al cambio brusco de presión, libera todos sus componentes volátiles quedando entonces un material fundido que solidifica más o menos rápidamente, dependiendo de su composición, y que recibe el nombre de lava. Según el estado en el que se encuentren, los productos volcánicos se clasifican en: 1. Gases. Son el principal vehículo de transporte hacia la superficie del magma e influyen en la violencia de las erupciones. Suelen ser los primeros productos volcánicos que alcanzan la superficie, predominando en las etapas iniciales de la erupción. Domina el vapor de agua procedente directamente del magma, de aguas infiltradas, o de aguas marinas. Le siguen en importancia numerosos compuestos como C02, CO, N02, S02, H2, SH2, Cl2, NH3. El contenido en volátiles tiene gran importancia pues, junto con la viscosidad del magma, determina el tipo de erupción y el grado de explosividad. 2. Lava. Es un magma parcialmente desgasificado compuesto por un fundido de minerales silicatados y aluminosilicatados a temperaturas que oscilan entre los 900 y 1.200°C. Las lavas se extienden sobre el terreno constituyendo coladas, cuya extensión, velocidad y fluidez van a depender de su composición y temperatura. Las lavas se clasifican atendiendo a su viscosidad (depende de la composición química del fundido) y a su morfología. a) Según su viscosidad. - Lavas ácidas. Con más del 55% de sílice, contenido alto en aluminio, muy viscosas y una temperatura media de 900°C. Fluyen lentamente pudiendo acumularse en el cráter en forma de domos o agujas. Su alto contenido en volátiles hace que sean lavas muy explosivas. - Lavas intermedias. Entre el 50 y 55% de sílice, contenido medio en aluminio, viscosidad intermedia. Temperaturas de 1.000°C. - Lavas básicas. Contenido en sílice inferior al 50 %. Cantidades apreciables de Fe y Mg y muy poco Al. Temperaturas alrededor de los 1.200°C. Viscosidad mínima, sus coladas pueden alcanzar velocidades de hasta 100 Km/h y recorrer largas distancias.

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b) Según su morfología. - Lavas en bloque. Lavas viscosas que tienden a solidificar rápidamente. De su superficie medio consolidada escapan los gases de forma explosiva fragmentándose la colada. Esta fragmentación da como resultado coladas de superficie muy irregular, accidentada y espinosa que se conocen con el nombre de malpaís, (por la dificultad que supone andar por ellas). - Lavas cordadas. Son lavas muy fluidas que solidifican lentamente recorriendo grandes distancias. Los gases escapan con facilidad y la costra superficial de la colada se solidifica, arrugándose por el avance interno del fluido y tomando el aspecto característico de cuerdas alineadas. En ocasiones, el contenido líquido de la colada escapa de esa costra superficial ya solidificada, formando los túneles de lava. - Lavas almohadilladas. Típicas de erupciones submarinas. Las lavas que van fluyendo tienden a solidificarse rápidamente al entrar en contacto con el agua, adquiriendo un aspecto de pequeñas almohadillas. La costra vítrea de estas lavas almohadilladas (pillow-lavas) se solidifica progresivamente hacia el interior concéntricamente, quedando un núcleo que se enfría más lentamente y que, por tanto, es más cristalino. La presencia de estas lavas es indicio seguro de una erupción submarina. 3. Productos sólidos. Son materiales lanzados al aire procedentes de lavas a medio consolidar, de fragmentos de rocas arrancados por el magma de los conductos volcánicos, o de restos de erupciones anteriores. Se denominan piroclastos. Cuando los piroclastos se fusionan y se compactan, se originan las tobas volcánicas. Por su tamaño se diferencian varios tipos: - Bombas volcánicas. De tamaño grande o medio, con formas fusiformes, resquebrajadas en forma de pan... Su acumulo origina los aglomerados o brechas volcánicas. - Lapilli. Fragmentos de tamaño medio tipo gravilla, muy porosos y que flotan en el agua. - Cenizas. Son materiales muy finos procedentes de la pulverización de las lavas, formados por diminutos fragmentos de vidrio volcánico. Al depositarse sobre la tierra, se alteran fácilmente y dan origen a suelos muy fértiles. Su consolidación origina las eméritas y las tobas volcánicas. - Ignimbritas. En las erupciones volcánicas más explosivas, con magmas ácidos y viscosos es frecuente la formación de nubes ardientes, compuestas por una mezcla de materiales incandescentes sólidos y gaseosos. Antes de depositarse a modo de gran nube de fuego, la nube y los fragmentos, que transporta, experimentan un desplazamiento a gran velocidad. La acumulación de los materiales transportados por la nube ardiente da lugar a depósitos volcánicos muy heterogéneos y sin estratificación denominados ignimbritas, que están constituidos fundamentalmente por tobas volcánicas cementadas. Factores que determinan el tipo de vulcanismo. Tipos de erupciones El tipo de erupción depende, fundamentalmente, del contenido y presión de los gases, controlados por la viscosidad y velocidad de solidificación de la lava, que depende a su vez, de la composición química de la lava. Al aumentar la viscosidad y el contenido en gases, aumenta la explosividad y, por tanto, la cantidad de materiales piroclásticos. La secuencia normal de una erupción comienza con la salida de los gases, seguidos por materiales piroclásticos y, finalmente, las lavas, con explosiones esporádicas que mantienen abierto el cráter. 171

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La clasificación de las erupciones se debe a Lacroix: a) Erupciones físurales. Se producen a lo largo de fracturas más o menos amplias. Están relacionadas con emisiones de lavas basálticas que son propias de las dorsales oceánicas. Estas erupciones se conocen únicamente en Islandia (1783). b) Erupciones centrales. Originadas en puntos localizados. Comprenden varios tipos, que de menor a mayor violencia son: - Hawaianas. Erupciones muy tranquilas, caracterizadas por la emisión de coladas de lava muy fluida que se mueven rápidamente alcanzando grandes distancias antes de solidificarse. Generan edificios volcánicos de pendientes suaves formados exclusivamente por coladas (escudos). Ej. Kilauea. - Estrombolianas. Son más explosivas que las anteriores. Se caracterizan por una mayor emisión de piroclastos. Originan edificios volcánicos constituidos por una alternancia de coladas y piroclastos. Emiten columnas eruptivas pero no alcanzan grandes alturas, por lo que la dispersión de los piroclastos es pequeña. Ej. Strómboli (Sicilia). - Vulcanianas. Emiten flujos piroclásticos siendo escasas las coladas. Su explosividad es de moderada a violenta, con emisiones de piroclastos que se acumulan produciendo conos de escorias. Toman su nombre del Vulcano; de este tipo es el Etna. - Vesubianas. Semejante a la anterior pero de extremada violencia. Tras un prolongado reposo durante el cual se forma un tapón de lava en la chimenea, los gases acumulados irrumpen, arrastrando los materiales solidificados en una gigantesca nube que se eleva a gran altura. Esto es seguido de la salida, también violenta, de magma fundido en forma de nubes incandescentes. En ocasiones pueden producirse grandes nubes de vapor que pueden producir lluvias torrenciales. Ej. Vesubio. - Peleanas o plinianas: Lava muy viscosa que solidifica en la parte alta del interior de la chimenea impidiendo la salida de los gases que se abren paso lateralmente arrastrando las lavas en fusión. Se forman así masas muy densas que se deslizan por la ladera con explosiones continuas de sus fragmentos que son el origen de importantes nubes ardientes. Ejemplo: Mont Pelé.

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DISTRIBUCIÓN DE ÁREAS VOLCÁNICAS SEGÚN LA TECTÓNICA DE PLACAS

En un mapa de escala global, se puede advertir que la mayor parte de los volcanes se localiza en tres zonas geográficas determinadas: a) Círculo circumpacífico. Coincide con las zonas de subducción y con los arcos de islas (Andes, Aleutianas, Japón, Marianas, Filipinas...) donde la densidad de volcanes es muy elevada. b) Zona de la dorsal medio-oceánica. Son bordes constructivos. En ella se da una erupción submarina de tipo fisural. c) Zona transasiática. Es mucho más ancha que la precedente y engloba todo el sistema orogénico alpino desde España y África del norte, Cáucaso, hasta las cadenas del Himalaya y la costa occidental de Indonesia (se une en las Filipinas al círculo circumpacífico). d) Puntos calientes. Es un magmatismo independiente de las placas litosféricas pero asociado al manto inferior o al núcleo terrestre. Un ejemplo es el que ha originado las islas volcánicas de Hawai.

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RIESGO VOLCÁNICO Y PLANIFICACIÓN

Los volcanes proporcionan tierras fértiles, recursos minerales y energía geotérmica, por lo que el hombre ha ocupado su área geográfica convirtiendo así un proceso natural en un grave riesgo. Factores de riesgo. Los principales riesgos volcánicos son tres: Coladas de lava. Pueden cubrir extensas áreas. Lluvias de piroclastos. Su caída puede provocar muertes debido al impacto así como el hundimiento de algunas edificaciones o el destrozo de cultivos. Nubes ardientes o flujos piroclásticos. Constituyen la manifestación volcánica de mayor peligrosidad.

Estos riesgos principales se verán afectados por: 1. Incremento de población. Aumenta el factor de exposición. 2. Tipo de erupción. Condiciona la peligrosidad: la intensidad, que está supeditada al número de volcanes, la frecuencia de las erupciones y la explosividad (depende de la viscosidad de la lava y de la presencia o ausencia de gases). 3. Riesgos derivados. El hombre no puede influir en los volcanes, por lo que en este caso el riesgo inducido es prácticamente nulo. No obstante, en las regiones volcánicas se asientan núcleos importantes de población debido a la fertilidad de sus suelos, por lo que se considera un factor de riesgo al aumentar el factor exposición. Así, el riesgo volcánico depende del tipo de erupción que tenga lugar (las más peligrosas son las explosivas), de la frecuencia con que se produzca y de los riesgos asociados a la actividad volcánica, estos pueden resumirse en los siguientes:

o

Flujos de lodo o lahares. Son corrientes de lodo que se forman al fundirse las nieves de las cimas de los volcanes. Su velocidad asciende a decenas de Km/h, originando una devastación amplísima. En 1985, la erupción del Nevado del Ruiz formó lahares de hasta 15m de espesor, que avanzaron a una velocidad de 50km/h sepultando la localidad de Armero, situada a unos 50km. del volcán y matando al 90% de sus 25.000 habitantes.

o

Licuefacción. Transformación del material granular saturado en agua de sólido a líquido, lo que origina inclinaciones y hundimientos de edificios y grietas en el terreno.

o

Erupciones magmático freáticas. A consecuencia del aumento de temperatura que conlleva la proximidad de un magma, se produce la evaporación del agua de los acuíferos subterráneos, lo que provoca una explosión que produce la destrucción de los materiales que hay encima y la expulsión de los fragmentos rocosos con gran violencia. Es frecuente en zonas costeras. La erupción del Krakatoa en 1883 sepultó en el mar las tres cuartas partes de la isla sin provocar muertes porque estaba deshabitada, pero el tsunami, producto de este hundimiento asoló la isla de Java con el resultado de 36.000 muertos. 174

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o

Hundimientos volcánicos. Son derrumbamientos del cono volcánico cuyas laderas se hunden repentinamente desencadenando una devastadora avalancha de derrubios. Son fenómenos normales en los grandes volcanes (estratovolcanes) debido a la gran inclinación de la ladera del cono. Los hundimientos volcánicos suelen ir acompañados de erupciones explosivas.

o Emisiones de gases tóxicos. Fundamentalmente son los compuestos azufrados los que pueden causar daños importantes a personas y animales ya que muchos de ellos son tóxicos o asfixiantes.

Métodos de predicción.

La predicción de la actividad volcánica se efectúa mediante el análisis de la historia eruptiva del volcán y el estudio de los precursores geofísicos y geoquímicos.

o Tiempo de retorno. A partir del registro histórico puede establecerse el tiempo de retomo de la actividad volcánica que oscila entre varias décadas y miles de años. o Movimientos sísmicos. Pueden ser de origen tectónico o volcánico. o Elevación del terreno. El ascenso del magma hacia la superficie provoca deformaciones del edificio volcánico que pueden ser medidas mediante teodolitos e inclinómetros. o Variaciones en el magnetismo de las rocas. Se debe a que las rocas al calentarse se desmagnetizan. Se mide mediante magnetómetros. 175

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o Emisiones de gases. Al aumentar la presión de la cámara magmática, se producen fisuras por donde escapan esos gases como S02, CO, CO2, H2S, HC1 o HF. Esta emisión de gases trae como consecuencia que los mismos se concentren en las zonas bajas y por consiguiente su inhalación. El impacto sobre la salud se debe a que pueden provocar la asfixia.

Es necesaria también la elaboración de mapas de peligrosidad y de riesgo para realizar una evaluación de los mismos, identificar señales y delimitar las áreas potenciales de actividad. La fiabilidad de las predicciones es relativa, ya que, desgraciadamente, el vulcanismo explosivo, que es el más peligroso, es el más difícil de pronosticar. Métodos de prevención.

Las medidas preventivas se basan en tomar las precauciones adecuadas para atenuar los efectos en caso de que se produzca un evento catastrófico.  Desviación de las coladas de lava hacia lugares deshabitados mediante la construcción de muros o zanjas, enfriándolas con agua.  Construcción de túneles de descarga del agua de los lagos del cráter para evitar la formación de lahares o coladas de barro.  Distribución de mascarillas para la población ante la posible presencia de gases tóxicos o nubes de cenizas.  Construcción de edificios con tejados muy inclinados para impedir su hundimiento por acumulación de cenizas.  Construcción de refugios contra las nubes ardientes.  Establecimiento de una red de sistemas de alarma para informar rápidamente a la población.

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ÁREAS DE RIESGO VOLCÁNICO EN ESPAÑA

En España, el riesgo sólo está presente en las islas Canarias, donde existe actividad sísmica actual. Las islas Canarias están situadas en una zona de intraplaca (punto caliente) y han presentado actividad histórica reciente de muchos de sus volcanes. Sus orígenes se remontan hasta hace unos 30 millones de años y su actividad no ha cesado desde entonces. La última erupción fue la del volcán Teneguía, en La Palma, en el año 1.971. El volcán Timanfaya, en Lanzarote, comenzó su última y espectacular erupción en 1.730 y no terminó hasta el año 1.736. Las lavas de éste y de otros volcanes asociados cubrieron casi una quinta parte de la isla. En los últimos 5 siglos se han registrado, al menos, 18 erupciones. Las islas se presentan siguiendo dos líneas que se cortan y que corresponden a sendas fracturas, quizás producidas por las presiones ejercidas por una pluma de manto, y es a través de dichas roturas de la litosfera oceánica por donde periódicamente se han producido derrames de lava. Todo el archipiélago puede considerarse una zona de riesgo ya que en cualquier momento puede producirse la activación de alguno de sus innumerables volcanes (todas las islas son enteramente volcánicas y el vulcanismo atenuado se mantiene en algunas de ellas). [El riesgo es mayor en Lanzarote, Tenerife y la Palma; es menor en Hierro y Gran Canaria y casi nulo en Fuerteventura y La Gomera]. En la península no existen zonas volcánicas activas aunque se encuentran restos de actividad reciente (en tiempo geológico). La región volcánica del Campo de Calatrava constituye, junto con la de Olot en Gerona y la de Cabo de Gata en Almería, una de las tres zonas de volcanismo reciente más importantes de la Península Ibérica. En Almería hubo actividad en tiempos remotos (Hoyazo de Níjar, Vera, Cabo de Gata,...), pero en la actualidad sólo quedan manifestaciones de vulcanismo atenuado como las aguas termales de Sierra Alhamilla y Alhama. También en Alhama de Granada y Alhama de Murcia. Este vulcanismo se desarrolló principalmente a lo largo de una franja de unos 150x25 km entre Almería (Cabo de Gata) y Cartagena (Manga del Mar Menor), denominada "Faja Volcánica Almería Cartagena".

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3. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y SUS RIESGOS. 3.1. PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS. Meteorización y tipos. Erosión, transporte y sedimentación en la zona templada. Principales agentes. Conceptos básicos: Crioclastia o gelifracción, termoclastia, bioclastia, hidrólisis, carbonatación, disolución, oxidación, hidratación, agentes geológicos externos (agua, hielo, viento, seres vivos), modalidades de transporte de partículas (suspensión, saltación, reptación, rodamiento, disolución), procesos de sedimentación (decantación, precipitación). 3.2. SISTEMAS DE LADERA Y SUS RIESGOS. Desprendimientos, deslizamientos y coladas de barro. Riesgos ligados a la inestabilidad de laderas. Predicción y prevención. Conceptos básicos: Lavado, arroyada, reptación, solifluxión, carcavamiento (cárcavas o bad-lands), avalancha, caída de rocas, canchal, drenajes, muro de contención, anclajes. 3.3. SISTEMA FLUVIAL Y SUS RIESGOS. Perfil de equilibrio. Terrazas fluviales. Nivel de base de un río. Deltas y estuarios. Riesgos ligados a los sistemas fluviales: inundaciones. Predicción y prevención. Conceptos básicos: Meandro, torrente, cuenca de recepción, canal de desagüe, cono de deyección, caudal, hidrograma, curso alto, curso medio, curso bajo, llanura de inundación. 3.4. SISTEMA LITORAL Y SUS RIESGOS. Tipos de costas. Agentes físicos que actúan sobre el litoral. Morfología costera: formas de erosión y formas de acumulación. Riesgos asociados al sistema litoral: tempestades, destrucción de playas, retroceso de acantilados. Impactos derivados de la acción antrópica. Conceptos básicos: Zona litoral, olas, mareas, corrientes de deriva litoral, cambios del nivel del mar, costa de inmersión, costa de emersión, acantilados, plataformas de abrasión, playas, flechas, barras, cordones litorales, tómbolos, albuferas, marismas. 3.5. EL SUELO. Composición. Procesos edáficos. Factores que intervienen en la formación del suelo. Perfil de un suelo. Importancia de los suelos. Degradación y contaminación de los suelos. Erosión de los suelos: desertización. Medidas correctoras de la erosión del suelo. Conceptos básicos: Porosidad y permeabilidad del suelo, fases del suelo (sólida, líquida, gaseosa), horizonte edáfico, roca madre, principales contaminantes de los suelos (metales, lluvia ácida, compuestos orgánicos, salinización), erosividad, erosionabilidad.

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3.1.

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PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS. Meteorización y tipos. Erosión, transporte y sedimentación en la zona templada. Principales agentes.

Conceptos básicos: Crioclastia o gelifracción, termoclastia, bioclastia, hidrólisis, carbonatación, disolución, oxidación, hidratación, agentes geológicos externos (agua, hielo, viento, seres vivos), modalidades de transporte de partículas (suspensión, saltación, reptación, rodamiento, disolución), procesos de sedimentación (decantación, precipitación). A expensas de la energía solar, los agentes geológicos externos (atmósfera, agua y viento) denudan la superficie terrestre por medio de procesos geológicos (meteorización, erosión, transporte y sedimentación), dando lugar al modelado del relieve. La fuerza de la gravedad influye sobre dichos agentes, favoreciendo el transporte desde las zonas elevadas a las deprimidas. 

METEORIZACIÓN Y TIPOS

La meteorización es un proceso de descomposición “in situ” de las rocas y de los minerales que las integran (no va acompañada de transporte) por procesos físico-químicos (desintegración y descomposición), llevados a cabo por la acción de la atmósfera. La meteorización depende de la propia roca, del clima y de la actividad de los seres vivos. a) Meteorización mecánica o física. Consiste en una fragmentación mecánica de la roca que tiende a disgregarla, aumentando con ello la superficie de contacto con la atmósfera, lo que facilitará la actuación de los agentes de meteorización química. El resultado final son muchos fragmentos pequeños procedentes de uno grande (un terrón de azúcar se disolverá más lentamente que un sobre de azúcar, ya que el terrón tiene menos superficie disponible para su disolución). Actúa preferentemente en zonas con climas extremos (desérticos o muy fríos) en los que no existe agua en estado líquido. 

Lajamiento por descompresión. La erosión reduce la presión litostática que soportan las rocas situadas bajo el material erosionado; como consecuencia se produce una liberación de tensiones y la expansión de la roca (descompresión) que se traduce en el diaclasamiento de la misma. En la descompresión, las capas externas se expanden más que las situadas debajo, por lo que se separan de la masa rocosa. Esta red de fisuras es una importante vía de penetración del agua en rocas poco permeables. Se da fundamentalmente en rocas plutónicas (los granitos originan los paisajes en bolos y las piedras caballeras -bloques paralepipédicos-).



Crioclastia o gelifracción. Rotura de las rocas cuando el agua, que se introduce entre sus grietas, aumenta de volumen (superior al 9%) al congelarse, haciendo un efecto de cuña y provocando su estallido en fragmentos angulosos. Este fenómeno da lugar a la formación de relieves accidentados con crestas agudas, a cuyo pie se acumulan pedrizas o canchales de cantos angulosos.



Termoclastia. Fractura debida a procesos cíclicos de calentamiento diurno (expansión) y enfriamiento nocturno (contracción). En los desiertos cálidos, las variaciones de temperatura diarias pueden superar los 40°C. Sucesivos ciclos de calentamiento y enfriamiento debilitan las rocas, especialmente las formadas por minerales melanocratos (oscuros) que absorben mayor cantidad de calor (se calientan y dilatan más) y por leucocratos (claros), por lo que los minerales 179

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de las rocas no se dilatan todos en la misma proporción. Esto produce una expansión diferencial en la capa más externa de la roca, cuyo resultado es la disgregación superficial de la roca o descamación. 

Haloclastia. Se realiza por acción de las sales que cristalizan en las grietas o poros de las rocas, provocando un efecto en cuña que las disgrega.



Bioclastia o bioturbación. Rotura de las rocas por la actividad de los seres vivos, como el engrosamiento de las raíces de las plantas (el viento al mover los árboles ejerce un efecto palanca que favorece esta acción), la acción excavadora de ciertos animales,... Las raíces de las plantas penetran en las grietas de las rocas, agrandándolas y facilitando su desmoronamiento. En las costas la actividad de organismos perforadores (gusanos, bivalvos,...) o raspadores (erizos, gasterópodos,...) produce una intensa meteorización que favorece el retroceso de los acantilados.

b) Meteorización química. Proceso de alteración de las rocas debido a los agentes químicos (H20, C02, y ácidos) que, a diferencia de la meteorización física, producen la alteración química de las rocas ya que se destruyen algunos de los minerales originales. El agua es el agente de meteorización química más importante por su gran capacidad disolvente. Predomina en los climas cálidos y húmedos. Las altas temperaturas y la abundancia de agua, con iones en disolución, que la hacen más activa, favorecen las reacciones químicas en estos climas. La meteorización mecánica facilita este tipo de meteorización, pero se necesita la presencia de agua líquida (interviene en las reacciones y evacúa los iones liberados), por lo que sólo es posible en los lugares donde ésta exista. 

Hidrólisis. Consiste en la disociación de los minerales de una roca por acción directa del agua. Afecta fundamentalmente a los silicatos que son los minerales más abundantes. Cabe destacar la hidrólisis de los feldespatos (ortosa) que se transforman en arcilla (caolín).



Carbonatación. Se produce por la acción conjunta del C02 atmosférico y el agua, produciendo la disolución de las calizas. La meteorización de las calizas está condicionada por el agua, la concentración de C02, la presión, que favorece su disolución en agua, y la temperatura, que disminuye la solubilidad de los gases en el agua.

C03Ca + C02 + H2O <-> Ca(HC03)2 

Hidratación. Consiste en la incorporación de moléculas de agua en la estructura de los minerales, aumentando su volumen y su solubilidad. Así, la anhidrita (CaS04) se transforma en yeso (CaS04nH20) y las arcillas expansivas (en su composición entra a formar parte el mineral montmorillonita) tienen espacios entre las láminas que pueden absorber agua provocando su expansión e incrementando su volumen. Ello constituye un problema para la construcción de carreteras o edificios en suelos que tengan esta capacidad por los problemas de inestabilidad que ocasionan. En épocas de sequía, 180

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se puede producir la deshidratación. Estos ciclos “hidratación/deshidratación” destruyen la red cristalina del mineral. 

Disolución. El agua, debido a su carácter dipolar, puede disolver determinados minerales al extraer iones de sus redes cristalinas. Son rocas solubles los carbonatos (caliza), sulfatos (yeso) y haluros (halita), dando lugar a la formación de acanaladuras (lapiaces).



Oxidación. Consiste en la reacción del oxígeno con ciertos iones como el Fe2+, soluble en estado reducido pero que, al oxidarse y pasar a Fe3+, se hace insoluble y precipita.

Fe0 —> Fe2+(color azul) —> Fe3+  (color rojizo)  Acción químico-biológica. Los seres vivos como las bacterias, líquenes y hongos producen sustancias ácidas que alteran químicamente a las rocas. Incluso algunas bacterias litotrofas descomponen los minerales de las rocas para obtener nutrientes. Las raíces también actúan captando distintos cationes, lo que contribuye a la alteración de los minerales.

RELACIONES ENTRE METEORIZACIÓN Y CLIMA El clima juega un papel muy importante no sólo en el grado y tipo de meteorización, sino también en la superficie de roca alterada. El agua interviene en la mayoría de procesos de alteración química y disgregación mecánica de las rocas, de ahí que la precipitación en forma de lluvia sea un factor muy importante en la meteorización. Además de la precipitación, otros factores tales como intensidad de la lluvia, infiltración, tasa de evaporación y acidez de la lluvia influyen en el grado y tipo de meteorización. Por tanto, la temperatura y la vegetación condicionan la meteorización de las rocas.  Temperatura. El incremento de Ta aumenta la velocidad de las reacciones químicas, es decir, favorece la meteorización química; asimismo, las variaciones de temperatura influyen en la meteorización mecánica a través de la acción del hielo o de la precipitación de sales.  Vegetación. Contribuye a la fragmentación de las rocas a través de la acción de las raíces de las plantas y en la meteorización química a través de procesos biológicos que influyen en el balance de oxígeno, dióxido de carbono y de los ácidos que intervienen en las reacciones químicas.

En zonas con temperaturas y precipitaciones altas predomina la meteorización química; por el contrario, en zonas con temperaturas bajas y escasa precipitación la meteorización mecánica domina sobre la descomposición de las rocas. - Zonas ecuatoriales. En estas zonas se da la mayor tasa de meteorización química, con temperaturas

altas y un elevado índice de precipitación y vegetación. - Zonas desérticas (latitudes medias) y frías (latitudes altas). En ellas se registran las tasas más

pequeñas de meteorización química coincidiendo con índices de precipitación muy bajos. - Zonas templadas (latitudes medias-altas). Las condiciones climáticas y el tipo de vegetación favorecen

ambos tipos de meteorización. 181

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EROSIÓN, TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN EN LAS ZONAS TEMPLADAS. PRINCIPALES AGENTES

Erosión y transporte.

La erosión es un proceso físico de movilización y eliminación de materiales (rocas, suelos o sedimentos) por la acción de agentes dinámicos, como el viento o las aguas corrientes. Mientras gran parte de los materiales resultantes de la meteorización permanecen "in situ”, la erosión desplaza las partículas a lugares más o menos alejados de la zona en que se produjeron. Estos materiales desplazados de su lugar de origen y depositados en otro distinto, situado a menor altura, se denominan sedimentos. La meteorización y la erosión actúan de forma combinada en la destrucción de los relieves. La meteorización favorece la erosión al transformar los afloramientos en suelos fácilmente erosionables. La erosión, al eliminar éstos, deja expuesta roca fresca, que puede ser atacada por la meteorización. El transporte es el desplazamiento de los materiales erosionados desde el área fuente donde se producen, hasta el área de sedimentación donde se depositan (cuenca sedimentaria). El motor del transporte es la propia gravedad terrestre y, como consecuencia, el desplazamiento de los materiales siempre se realiza en sentido descendente, razón por la que el área fuente suele corresponder a zonas elevadas mientras que el área de sedimentación coincide con zonas bajas. La erosión y el transporte son dos procesos distintos pero íntimamente relacionados. Tanto es así que los agentes de transporte coinciden con los agentes erosivos: viento, aguas comentes (ríos, torrentes,...), oleaje, hielo en movimiento (glaciares),...  Agentes erosivos y de transporte.

Los agentes erosivos y de transporte suelen ser fluidos, destacando por orden creciente de viscosidad: viento, corrientes de agua, corrientes de turbidez, coladas de barro y glaciares. a. Viento. Es el agente menos viscoso. Su importancia erosiva y transportadora es máxima en zonas como los desiertos y los polos, donde la ausencia de vegetación deja el suelo desprotegido. b. Corrientes de agua. Son los agentes erosivos y de transporte más importantes. Incluyen todos aquellos procesos que implican un desplazamiento de masas de agua, ya sean ríos, aguas subterráneas, corrientes marinas, corrientes generadas por el oleaje y por las mareas... c. Corrientes de turbidez. Son masas de agua «sucia» (con partículas de arcilla en suspensión) que pueden deslizarse a gran velocidad por el interior de masa de agua limpia al ser más densas que estas. Se suelen producir en los taludes de los lagos y océanos, y son los agentes de erosión y transporte más importantes en las aguas profundas.

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d. Coladas de barro. Son masas constituidas por mezclas de arcilla y agua en proporciones variables, aunque su contenido en arcilla es mucho mayor que el de las corrientes de turbidez. Podemos visualizarlas como “purés”, más o menos diluidos, que se deslizan por las laderas y los valles e, incluso, fluyen debajo del agua por los taludes oceánicos. Su alta viscosidad les permite transportar partículas de gran tamaño. e. Glaciares. En las regiones situadas en latitudes o alturas elevadas, se pueden acumular grandes masas de hielo que se comportan como fluidos de elevada viscosidad. Los glaciares descienden lentamente por los valles, erosionando y transportando materiales de todo tamaño.

 Procesos erosivos.

El movimiento de los fluidos puede provocar la erosión de los materiales sobre los que discurren mediante dos procesos fundamentales: a. Deflación. Es el efecto de barrido producido por el viento al actuar sobre materiales sueltos arrastrando partículas muy finas. b. Abrasión eólica o corrosión. Es un desgaste por choque entre las partículas. El viento o el agua, cargados de partículas en suspensión, chocan contra las rocas y las desgasta, actuando como una lima. Si la roca es homogénea, resulta pulida; mientras que, si es heterogénea, se produce una erosión diferencial, quedando una roca con agujeros o alveolos correspondientes a las zonas más blandas. c. Acción hidráulica. Se produce por las corrientes de agua que circulan a cierta velocidad y las masas de agua marina. Esta acción está potenciada por los materiales sólidos que arrastra. Es el caso del choque de las olas contra los acantilados rocosos.

 Factores que controlan la erosión. El tipo de agentes erosivos y la intensidad de su acción dependen de los mismos factores que controlan la meteorización y el desarrollo de los suelos: o

Clima. Controla las precipitaciones y, por tanto, el volumen de agua comente. Además, el viento, el oleaje y algunas comentes marinas dependen de las condiciones climáticas.

o

Actividad biológica. El desarrollo de la vegetación influye sobre la intensidad de la erosión. Así, la presencia de masas vegetales dificulta la erosión del suelo ya que las hojas atenúan el impacto de las gotas de lluvia mientras que las raíces fijan las partículas del suelo e impiden que las aguas comentes las arrastren. Por el contrario, la deforestación facilita de forma muy importante la erosión de los suelos, ya que los deja desprotegidos frente a los agentes erosivos.

o

Litología. Las características del sustrato, sobre el que actúan los procesos erosivos, constituyen un factor clave en la determinación de la intensidad con que actúa la erosión. Así, esta intensidad es máxima cuando la erosión afecta a suelos, sedimentos y rocas poco

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resistentes (arcillas, margas, pizarras,...); mientras que las rocas más resistentes (calizas, granitos...) son más difíciles de erosionar.

 Formas de transporte. 1) Transporte de iones en disolución. Los iones resultantes de la meteorización química del área fuente son transportados como carga en disolución. El transporte en disolución no es “visible”, es decir, un río puede transportar miles de toneladas de materiales disueltos y, sin embargo, sus aguas pueden ser perfectamente transparentes. 2) Transporte de partículas. a) Suspensión. Se transportan partículas sólidas muy finas que van flotando en el agua o en el aire. b) Carga de fondo. De esta manera se transportan los clastos de tres formas: i)

Saltación. Las partículas se desplazan a saltos sobre la superficie, llevadas por el viento o el agua.

ii) Reptación. Las partículas son tan pesadas que van arrastrándose sobre el fondo, llevadas por el agua, el viento o el hielo. iii) Rodadura. Las partículas van rodando por la superficie, pues el agente de transporte (agua, viento o hielo) no las puede levantar.

Procesos de sedimentación.

Es el proceso de acumulación, en una zona más baja (área de sedimentación), de materiales procedentes de la meteorización y erosión de rocas preexistentes (ígneas, metamórficas o sedimentarias) que han sido transportadas desde el área fuente. Los materiales sueltos (sedimentos) se disponen formando capas o estratos horizontales en las áreas de sedimentación (cuencas sedimentarias), que suelen ser los fondos marinos, aunque también pueden serlo cualquier zona más baja que su entorno, como un lago. Las condiciones de sedimentación varían en función de la naturaleza del medio, del régimen de flujo, de cómo se produzca la pérdida de energía, de la litología de los materiales... Podemos distinguir dos tipos: a. Sedimentación física o mecánica. Se depositan los materiales transportados como partículas.

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Ciencias de la Tierra y medioambientales i.

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Decantación. Consiste en el depósito de los materiales cuando, por cualquier causa (un cambio brusco de pendiente, zonas deprimidas...), disminuye la velocidad del medio de transporte y éste pierde la energía necesaria para transportar, actuando la gravedad.

ii. Floculación, Se produce por la aglutinación de las partículas transportadas en dispersión cuando cambian las propiedades químicas del medio (contacto agua salada-dulce). b. Sedimentación química. Se produce la precipitación química de los iones transportados en disolución cuando el agua se sobresatura (por evaporación parcial) respecto a un determinado mineral como la halita, yeso, calcita..., que cristaliza. c. Sedimentación bioquímica. Se debe a la actividad de ciertos organismos sin que se produzca una sobresaturación. Ciertas algas, captan C02 del agua para realizar la fotosíntesis. Si esas aguas contienen bicarbonato cálcico, la extracción del C02 provoca la sobresaturación local del CaC03 y su consiguiente precipitación en el entorno del organismo. Otros hacen precipitar determinados minerales que luego utilizan para fabricar sus esqueletos. Es el caso de los foraminíferos, corales, bivalvos, diatomeas, esponjas, equinodermos,... Los vertebrados forman sus huesos por precipitación bioquímica de cristales de fosfato cálcico.

3.2.

SISTEMAS DE LADERA Y SUS RIESGOS. Desprendimientos, deslizamientos y coladas de barro. Riesgos ligados a la inestabilidad de laderas. Predicción y prevención.

Conceptos básicos: Lavado, arroyada, reptación, solifluxión, carcavamiento (cárcavas o bad-lands), avalancha, caída de rocas, canchal, drenajes, muro de contención, anclajes. Los fenómenos de ladera, junto con los ríos, son los dos procesos erosivos más extendidos. En las laderas tiene lugar el proceso de erosión denominado areolar inducido por el agua de escorrentía superficial que discurre sin cauce fijo y que hace que los productos resultantes vayan a parar a los ríos donde son tomados como carga y transportados valle abajo por las aguas. 

MOVIMIENTOS DE LADERA: DESPRENDIMIENTOS, DESLIZAMIENTOS Y COLADAS DE BARRO

Son movimientos de materiales a favor de la pendiente que se produce en las laderas y vertientes por la acción de la gravedad. Podemos distinguir los siguientes tipos: a) Arroyada difusa. El agua de escorrentía forma una lámina sobre el terreno, que mediante la acción de lavado, remueve disgrega y separa sus partículas más finas, quedando el suelo tapizado de cantos y partículas gruesas dejando al descubierto las raíces de la vegetación. Cuando esta escorrentía laminar se concentra en surcos y regueros (arroyada), éstos cortan el terreno formando cauces de tamaño variable que van formando incisiones profundas en un proceso denominado carcavamiento que da lugar a cárcavas o bad-lands propias de regiones áridas con escasa o nula vegetación. Este fenómeno se ve favorecido por la presencia de materiales blandos poco consolidados como arenas y arcillas y por la existencia de fuertes pendientes.

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b) Movimientos gravitatorios de ladera. Los mecanismos son básicamente los siguientes: Coladas de barro. Son corrientes de barro fluido que se desplazan a favor de una pendiente. En laderas con solo un 1% de pendiente se puede producir el descenso llegando a alcanzar velocidades de varios metros por segundo. Los flujos de lodo provocados por los volcanes son los lahares. Solifluxión. El terreno se mueve muy lentamente comportándose como un líquido más que como un sólido. Es un proceso muy lento. Se suele presentar en suelos periglaciares por contracción y dilatación de la capa superior a consecuencia de las diferencias de temperatura. Reptación o crepp. Consiste en movimientos individuales descendentes de unas partículas con respecto a otras, lo que origina el descenso de todo el manto de alteración ladera abajo. Afecta sólo a su capa superficial originado por movimientos de expansión (elevación perpendicular del terreno debida al hinchamiento por hidratación de ciertos materiales, como las arcillas) y de retracción (caída gravitatoria ladera abajo producida por deshidratación). Los fenómenos de creep producen arqueamiento de los árboles, inclinación de las vallas y postes, y un abultamiento en la parte inferior de las vertientes por la acumulación de los 186

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materiales en las partes bajas. Deslizamientos o corrimientos de tierras. Son movimientos gravitacionales de las rocas o del suelo ladera abajo sobre una superficie de rotura al superarse la resistencia al corte. Son frecuentes en épocas lluviosas pues agua incrementa el peso de los materiales y disminuye el coeficiente de rozamiento interno, ya que cuando el agua se infiltra lubrica la superficie de despegue. Son originados también por los terremotos. Los deslizamientos necesitan una superficie de despegue que puede deberse a la rigidez de la roca subyacente o a la posición paralela al talud de los planos de rotura de la roca. Hay dos tipos: deslizamiento traslacional si la superficie de ruptura es paralela a la superficie de la pendiente, y deslizamiento rotacional o slump si el desplazamiento es a favor de superficies curvas. Desprendimientos. Son caídas de rocas o fragmentos rocosos individuales de la zona alta de escarpes o vuelco cantiles, deslizándose pendiente abajo. Pueden ser originados por socavamiento de su base por agentes erosivos, por apertura de grietas, por el peso del material de la comisa superior o por la existencia de fallas, diaclasas o planos de estratificación paralelos a la pendiente. La crioclastia puede acelerar el proceso al ensanchar esas discontinuidades, así como los movimientos sísmicos. Al pie de las pendientes se acumulan los derrubios produciendo paisajes típicos denominados canchales o pedrizas.

Hundimientos. Son fenómenos tanto de origen natural como inducidos por la actividad humana. Distinguimos dos tipos: a) Subsidencias. Son movimientos lentos, como la compactación del terreno provocada al extraer fluidos (agua y petróleo) o las originadas por fenómenos de licuefacción sísmica. b) Colapsos. Son derrumbamientos bruscos, como el hundimiento de una cueva, debido a la disolución de calizas, yesos o de una galería minera. Se pueden originar por los siguientes procesos: 

Contracción del terreno por pérdida de humedad en turberas, formaciones arcillosas y 187

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formaciones arenosas. Adquiere una gran importancia en zonas donde se produce una sobrexplotación de los acuíferos.  Procesos de tipo cárstico por disolución de sales, yesos o calizas.  Licuefacción de formaciones arcillosas durante los terremotos.  - Compactación de terrenos no consolidados y no competentes debido a la carga de materiales. Son frecuentes en los embalses.  Explotaciones mineras subterráneas. El riesgo de hundimientos depende del sistema de explotación.

Avalanchas: Son desprendimientos masivos y en seco de arena o bloques de piedra. También reciben este nombre los aludes de nieve. 

RIESGOS LIGADOS A LA INESTABILIDAD DE LADERAS

A. Factores que potencian el riesgo.  

Deforestación. Hace disminuir la infiltración por lo que aumenta la escorrentía superficial. Modificación de taludes. Están relacionados con las obras lineales (carreteras, ferrocarriles...) y en general se produce un aumento de la pendiente.  Climatología. La alternancia de períodos húmedos y secos, la alternancia hielo-deshielo, las precipitaciones torrenciales...  Topografía. Pendientes superiores al 15% incrementan el riesgo.  Geología. Materiales sueltos, la existencia de planos de estratificación paralelos a la pendiente, fracturas, alternancia de estratos con distinta permeabilidad, movimientos sísmicos...  Antrópicos. Los producidos por aumentos de carga sobre los materiales, aumento de la pendiente por excavaciones, deforestaciones...

B. Factores que reducen el riesgo. Básicamente son la vegetación fuertemente enraizada, la existencia de materiales cohesionados y la topografía llana o con pendientes inferiores al 15%. 

PREDICCIÓN Y PREVENCIÓN

Medidas de predicción. Tienen como misión conocer, situar y predecir posibles riesgos. 

Predicción espacial. Determina qué zonas pueden ser afectadas. Para ello se elaboran mapas de peligrosidad basados en los factores que potencian el riesgo y los factores que lo reducen. 

Predicción temporal. Para conocer cuándo pueden suceder. Consiste en el estudio de detección de inestabilidades como deformaciones en la vegetación, cambios en la forma de las laderas, depósitos de derrubios, caída de materiales, …

Medidas de prevención y corrección. Están dirigidas a estabilizar las pendientes, por lo que inciden en los factores desencadenantes de los deslizamientos. Las medidas correctoras para prevenir los movimientos son, además de la cartografía de riesgos y las medidas de protección civil, las que exponemos a continuación:

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

Modificaciones de la pendiente. Rellenando el pie o rebajando la pendiente del talud, aterrazamientos, descargando de tierra la cabecera,...



Drenajes. Disminuyen la escorrentía, la erosión o el hinchamiento de terrenos arcillosos para evitar los flujos. Entre los sistemas de drenaje más comunes destacan las cunetas, los pozos, las galerías y las zanjas. 

Revegetación de taludes. Disminuye la erosión debido a la disminución de la escorrentía superficial. La plantación de especies ávidas por el agua, como los eucaliptos, es eficaz en lugares propensos a creep o solifluxión.  Medidas de contención. Se basan en contrarrestar el movimiento de laderas con muros de contención o contrafuertes de hormigón, redes o mallas, anclajes y pilotes. 

Aumento de la resistencia del terreno. Se realiza un cosido o anclaje de la superficie inestable, mediante barras de acero y mediante inyecciones de sustancias que aumenten la cohesión, impidiendo el movimiento.

REPTACIÓN

SOLIFLUXIÓN

CANCHAL

DRENAJES

MURO DE CONTENCIÓN

ANCLAJES

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3.3.

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SISTEMA FLUVIAL Y SUS RIESGOS. Perfil de equilibrio. Terrazas fluviales. Nivel de base de un río. Deltas y estuarios. Riesgos ligados a los sistemas fluviales: inundaciones. Predicción y prevención.

Conceptos básicos: Meandro, torrente, cuenca de recepción, canal de desagüe, cono de deyección, caudal, hidrograma, curso alto, curso medio, curso bajo, llanura de inundación. Una gran parte del agua de lluvia que cae sobre la superficie terrestre se concentra en flujos o corrientes que circulan canalizadas por unos canales naturales que son los ríos. La acción de un río (erosión, transporte y sedimentación) para una velocidad dada depende del tamaño de las partículas. Se define la acción de un río según una serie de parámetros como son la carga, la capacidad y la competencia: a. Carga (C). Es la cantidad real de sedimentos que transporta un río en un lugar y en un momento determinado. Puede ser de tres tipos:  Carga de fondo. Las partículas más grandes se transportan por rodadura (cantos y gravas) o saltación (arenas), dando lugar a formas redondeadas.  Carga en suspensión. Se transportan los materiales más finos (arcillas y limos), que enturbian las aguas.  Carga en disolución. Supone un transporte a mayor distancia pues así se transportan los compuestos solubles (carbonates, sulfates, cloruros).

b. Capacidad (Q). Es la cantidad de materiales que puede transportar teóricamente un río en función de su caudal, velocidad y régimen de su flujo. Este valor varía a lo largo del tiempo (depende del caudal) de manera que, al aumentar el caudal, aumenta la capacidad de la corriente para transportar sedimentos. Denominamos caudal a la cantidad de agua que atraviesa la sección transversal de un río por unidad de tiempo.

c. Competencia (C). Indica el tamaño máximo del clasto que una corriente puede transportar como carga de fondo. En general, la competencia de una corriente aumenta en valor igual al cuadrado de su velocidad. Por tanto, si la velocidad se triplica, la fuerza de impacto del agua aumenta nueve veces.

C = f (v2) Durante las inundaciones se intensifica la erosión y el depósito de sedimentos. Esto se debe a que el aumento del caudal se traduce en un aumento de la capacidad (Q), y el aumento de la velocidad produce un aumento de la competencia (C). Con el aumento de la velocidad, aumenta la turbulencia del agua poniéndose en movimiento partículas cada vez mayores. Q > C La energía cinética es grande y puede aumentar su carga arrancando materiales, lo que eleva su poder erosivo y su capacidad para profundizar en el valle. 190

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Q < C La energía cinética disminuye, por lo que aumenta la sedimentación. Q = C El río invierte toda su energía cinética en vencer el rozamiento y transportar sin erosión ni sedimentación, es decir, alcanza el perfil de equilibrio. 

LOS TORRENTES

Un torrente es un curso de agua ocasional originado por lluvias torrenciales y con un enorme poder erosivo, debido a la fuerte pendiente. Se desarrollan en zonas de alta montaña. En un torrente se pueden diferenciar tres partes: -

-



Cuenca de recepción: es la zona de cabecera con forma de embudo donde se recoge la máxima precipitación. En esta zona predomina la erosión. Canal de desagüe: es el conducto que evacua las precipitaciones desde la cuenca de recepción a la parte final del torrente. Es un corto valle en V con paredes verticales y fuerte pendiente. En esta zona se dan esencialmente los procesos de erosión y transporte de sedimentos. Cono de deyección: parte final del torrente que se forma cuando el canal de desagüe alcanza una zona de menor pendiente. La pérdida de energía de la masa de agua obliga a esta a dividirse en una serie de brazos. Al disminuir la velocidad, va dejando los sedimentos en los brazos en los que se ha dividido, formando un depósito de sedimentos denominado abanico aluvial.

PERFIL DE EQUILIBRIO Y NIVEL DE BASE DE UN RÍO

Los ríos tienden a adquirir un perfil longitudinal (desde la cabecera a la desembocadura) que supone el mínimo gasto de energía. Para ello generan una serie de procesos que tienden a alcanzar las condiciones de flujo más eficientes. Se conoce como perfil de equilibrio al perfil longitudinal que adquiere un río cuando sólo se produce el transporte de agua (sin erosión ni sedimentación). Sería una curva hiperbólica de escasa pendiente, tangente a la desembocadura (NB) en la que la energía potencial es nula. El perfil de equilibrio sería, pues, una situación teórica a la que el río tendería lentamente. El nivel de base (NB) es aquel en el que el río ha perdido toda su energía y se corresponde con la desembocadura en el mar, en un lago, o un embalse. Las modificaciones en el nivel de base suponen alteraciones en el perfil de equilibrio. Si el nivel de base desciende porque se eleva el continente o desciende el nivel del mar, se produce una erosión remontante (erosión que progresa gradualmente hacia la cabecera de

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una cuenca fluvial como consecuencia de una bajada del nivel de base). Por el contrario, si el nivel de base asciende, se produce una sedimentación remontante. Las causas que pueden hacer cambiar el nivel de base son principalmente los movimientos de ascenso y descenso del nivel marino (movimientos eustáticos), y los movimientos verticales de las masas continentales (movimientos isostáticos).

En la socavadura al pie de las cataratas y cascadas, además de una erosión vertical, se da una erosión recesiva o remontante. Así, las cataratas del Niágara retroceden 1 m/año. Otro de los efectos de la erosión remontante son los procesos de captura fluvial. La acción remontante de las cabeceras hace que la cuenca esté siempre en proceso de expansión por retroceso de su línea divisoria. Si una cuenca crece más rápidamente que sus vecinas, se producen los fenómenos de captura fluvial. Cuando un afluente del río 2 en su acción remontante llega a cortar al río 1, que discurre por un nivel más alto, las aguas del 1 comienzan a desaguar por el 2 puesto que la pendiente es mayor.

En este momento se ha producido una captura del río 1 por el río 2. Si ambos ríos tienen direcciones muy diferentes, después de la captura el río presenta una inflexión o codo de captura. El tramo de valle abandonado por el río 1 constituye un valle fósil. Por tanto, los indicios para reconocer una captura fluvial son la existencia de valles fósiles, que se reconocen por ser valles fluviales, con terrazas,... sin relación con la red actual. 

CARACTERÍSTICAS DE UN RÍO: CURSOS ALTO, MEDIO Y BAJO

Todos los ríos tienen un recorrido (perfil longitudinal) que se extiende desde el nacimiento hasta la desembocadura, donde confluyen los torrentes y afluentes que recogen la escorrentía superficial de las laderas de las montañas para llevarlas al río. 192

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Un río posee en cada punto una energía en función del caudal y la velocidad del agua. El factor más determinante es la capacidad erosiva y de transporte que dependen de: la pendiente del cauce, el tamaño y rugosidad del lecho y el caudal. La pendiente del cauce varía considerablemente, aunque a grandes rasgos podemos distinguir tres zonas: una de producción de sedimentos (curso alto), otra intermedia de transferencia de sedimentos (curso medio) y una tercera en la que se produce la sedimentación (curso bajo) sobre una llanura aluvial o delta. 

Curso alto. Se presenta en la cabecera del río. El agua discurre por un cauce muy estrecho con pendientes muy acusadas que confieren al río una gran capacidad de erosión y transporte. Aguas abajo el río realiza una intensa erosión vertical excavando valles con perfil transversal en “V”, por lo que son muy frecuentes las cascadas, los pilancones u ollas (cavidades esféricas producidas por los cantos en zonas de remolinos) y los rápidos.  Curso medio. El río ha perdido parte de su poder erosivo, predominando el transporte y la sedimentación. En este tramo, el río es más o menos divagante y realiza una erosión lateral. La sección transversal en este tramo es en “artesa”, con fondo casi plano y laderas de suave pendiente. El agua discurre por un lecho denominado lecho menor. Al aumentar el caudal, el agua inunda la llanura aluvial (zona de sedimentación contigua al lecho menor) llamándose llanura de inundación. Cuando esta zona se inunda, el agua deposita sus materiales originando las vegas, zonas fértiles para el cultivo. Muchos materiales, sobre todo los de mayor tamaño, quedan depositados alrededor del lecho menor, formando un dique natural, que actúa de pantalla frente a las inundaciones. En las partes altas del tramo medio pueden encontrarse depósitos longitudinales dentro del cauce denominados barras, entre los que fluye el agua a través de canales que se unen y bifurcan formando los cauces anastomosados.

Cuando el agua circula por zonas de escasa pendiente, se forman numerosas curvas o meandros que caracterizan los cauces meandriformes. En ellos se erosiona la parte externa del río produciendo un escarpe. En la parte interna, donde la velocidad es menor, se produce el depósito, generando una zona arenosa.  Curso bajo. Cerca de la desembocadura la pendiente es mínima, por lo que el río deposita gran parte de su carga discurriendo sobre sus propios sedimentos. Fundamentalmente transporta arcillas en suspensión e iones disueltos. La carga puede ser transportada por las corrientes marinas lejos de la desembocadura pero, si la corriente es pequeña, se originan deltas y estuarios.

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CAUCE MEANDRIFORME 

CAUCE ANASTOMOSADO

TERRAZAS FLUVIALES, DELTAS Y ESTUARIOS

Cuando una corriente fluvial se encaja en los sedimentos de su propia llanura de inundación, se forman las denominadas terrazas, escarpes a diferentes niveles situados por encima del cauce fluvial. Pueden ser escalonadas o encajadas. Estas estructuras se forman como consecuencia de la erosión vertical del río, que al encajarse no vuelve a ocupar la antigua llanura de inundación, quedando una especie de escalón en el terreno. Su origen es atribuido a fluctuaciones en el caudal debidas a las glaciaciones del Cuaternario. En los períodos interglaciares la fusión de los glaciares daría lugar a una gran cantidad de sedimentos que los ríos depositarían sobre extensas llanuras de inundación, produciéndose la gradación del cauce (gran acumulo de sedimentos). Sin embargo, en los periodos glaciares, al disminuir el caudal y disponer de menor cantidad de materiales, el río tendería a erosionar y a encajarse por disponer de energía suficiente para ello, formando una terraza y produciendo la degradación del cauce (ahondamiento) con la formación de un nuevo cauce. Las terrazas escalonadas se forman cuando la acción erosiva predomina sobre la sedimentación, mientras que en las encajadas predominan los procesos sedimentarios.

Un delta es una acumulación de sedimentos arrastrados por el río que se depositan en la propia desembocadura, sobre la plataforma continental, originando islotes que en conjunto adoptan una forma triangular. Según predomine la acción fluvial, el oleaje o las mareas, el delta adquiere diversas configuraciones: dominado por el oleaje (Nilo), dominado por el río (Ebro) y dominado por las mareas (barreras de estuario). La escasa amplitud de mareas favorece mucho la formación de deltas; por ello, en el 194

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Mediterráneo encontramos deltas muy desarrollados, como los del Nilo, Po, Ródano y Ebro. La formación de un delta comienza con una intensa sedimentación subacuática, y sólo cuando los sedimentos llegan a flor de agua, empieza a desarrollarse la parte subaérea del delta, que en principio tiene forma ramificada de pata de gallina. Al rellenarse de sedimentos los espacios comprendidos entre los brazos del río, evoluciona hacia la forma típica triangular. Un estuario es una desembocadura fluvial en costas abiertas, en las que los materiales arrastrados por el río no se sedimentan en la propia desembocadura sino que son arrastrados por las corrientes de marea. Dependiendo de la fuerza de la marea y de la fuerza de la corriente fluvial, el agua del mar puede penetrar en el río o bien el río penetrar en el mar (el Amazonas extiende su agua dulce hasta casi 100 km mar adentro). El término estuario se utiliza sólo para designar este fenómeno en los grandes ríos. En el caso de España los valles sumergidos son mucho más pequeños y se les denomina rías (en el litoral gallego). Los estuarios son ecosistemas de gran productividad biológica debido al elevado contenido de nutrientes y a las altas temperaturas del agua fluvial donde abunda el fitoplancton y gran cantidad de consumidores primarios y secundarios. A veces, en estas zonas los terrenos bajos del continente se inundan durante las mareas altas formándose las marismas, de gran importancia como humedales. En resumen: los estuarios se originan en costas abiertas en las que los materiales arrastrados por el río no se sedimentan en la propia desembocadura sino que son arrastrados por las corrientes litorales (Tajo en Lisboa, Amazonas en Brasil,...). En los deltas, los sedimentos arrastrados por el río se depositan en la propia desembocadura, produciendo enormes acumulaciones ‘in situ’ que, además, avanzan rápidamente hacia el mar (progradación).

Delta del Ebro



Estuario del Guadalquivir

HIDROGRAMAS

El funcionamiento de un río como sistema hidráulico se describe mediante gráficos llamados hidrogramas. Un hidrograma, es una curva que expresa la variación del caudal con respecto al tiempo. Sus características vienen determinadas por la geomorfología, el tipo de suelo, el régimen pluviométrico y la vegetación de la cuenca hidrográfica. Estos factores controlan las relaciones entre la precipitación y la escorrentía superficial de tal forma que le confieren al hidrograma un carácter exclusivo para una cuenca determinada. En un hidrograma podemos diferenciar los siguientes elementos:

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a) Caudal de base. Corresponde al caudal circulante por el río antes de iniciarse la lluvia y después de que los efectos de la lluvia han desaparecido. b) Curva de crecida. Es la rama ascendente y depende de la intensidad de la lluvia así como de las características de la cuenca (humedad del suelo, vegetación, pendiente...). c) Caudal punta. Es el valor máximo de escorrentía superficial en el hidrograma. Se presenta después de que la lluvia ha finalizado. Cuando el río presenta su caudal punta o próximo a él se dice que está en crecida o avenida. d) Curva de agotamiento. Es la parte de la curva descendente, debido a la disminución de la escorrentía superficial. e) Tiempo de respuesta o tiempo al pico. Es el tiempo en el que se presenta la máxima concentración de escorrentía superficial (caudal punta), contado a partir del inicio de la precipitación. El tiempo de respuesta está relacionado directamente con las características de drenaje de la cuenca, tales como pendiente del terreno, red de canales, permeabilidad del suelo, y forma de la cuenca.

La punta del hidrograma se encuentra desfasada con relación al instante en que se ha producido la precipitación, debido al recorrido que las aguas precipitadas deben realizar por las vertientes, a lo largo de los efluentes y por el río principal hasta alcanzar el punto considerado del curso de éste. Una vez que ha cesado la precipitación sobre la cuenca, el caudal empieza a disminuir igualmente con un cierto retraso, hasta alcanzar el nivel de base. 

RIESGOS LIGADOS A LOS SISTEMAS FLUVIALES: LAS INUNDACIONES

Una inundación es un desbordamiento de una masa de agua, con los sedimentos que trasporta, quedando sumergidas zonas que normalmente no lo están. Cuando adquiere grandes dimensiones, se habla de avenida. Las causas pueden ser: naturales (climáticas y geológicas) o antrópicas. 

Naturales. Pueden tener un origen geológico (obstrucciones de los ríos por deslizamientos o climático (deshielo rápido de la nieve acumulada en zonas altas).  Los huracanes.  Las lluvias torrenciales. 196

Ciencias de la Tierra y medioambientales      

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La rápida fusión de nieve por subida de la temperatura o el incremento de la actividad volcánica. El deshielo. Los obstáculos en la desembocadura de los ríos. La obstrucción del cauce por avalanchas o deslizamientos. La rotura de presas. Los tsunamis.

 Antrópicas (directas o indirectas). Modifican el ciclo hidrológico y aumentan la exposición y la vulnerabilidad.  Rotura o manipulación incorrecta de infraestructuras hidráulicas como presas o grandes depósitos.  Extracción de áridos de las llanuras de inundación que provoca un aumento de la carga de la corriente.  Sobreexplotación agrícola de las llanuras de inundación debido a su gran fertilidad.  El proceso de urbanización, que incrementa el riesgo de inundación al aumentar la superficie impermeable y alterar las cuencas hidrográficas.  Las obras públicas (autovías, vías férreas...), que dificultan el drenaje natural del terreno.



PREDICCIÓN Y PREVENCIÓN

Medidas predictivas Las principales medidas para la predicción de inundaciones son las siguientes: 

Previsiones meteorológicas: El anuncio anticipado de las inundaciones se hace tradicionalmente a partir de los informes meteorológicos, actualmente mejorados gracias a los datos enviados por los satélites a partir de los cuales se puede prever la aparición de lluvias torrenciales, principal causa de las mismas, en un determinado lugar.



Diagramas de variación del caudal: La probabilidad de ocurrencia de una inundación fluvial es predecible, ya que recurriendo a los datos históricos se puede observar que las variaciones de caudal son cíclicas, repitiéndose a intervalos regulares de tiempo, específicos para cada cuenca fluvial. De esta forma, se puede prever el tiempo de retorno para cada tipo de inundación, así como el caudal máximo esperado.



Elaboración de mapas de riesgo: La elaboración de mapas de riesgo a partir de datos históricos es de gran utilidad para delimitar las áreas susceptibles, así como la magnitud de la inundación esperada. La elaboración de mapas de riesgo de inundaciones es una prioridad en las diferentes cuencas hidrográficas aunque la mayoría de ellos se encuentra aún en proceso de elaboración.

Medidas preventivas a) Medidas estructurales. Pretenden dificultar la formación de avenidas. Implican la modificación del terreno del área afectada o la construcción de obras hidráulicas. Podemos destacar las siguientes:

o

Tratamiento de las vertientes. La reforestación y conservación del suelo son las medidas más efectivas. Al retener los árboles el agua, disminuye la escorrentía evitándose así la erosión del suelo. Esto hace que disminuya la colmatación (relleno por sedimentos de los cauces), cuyo efecto sería un incremento del riesgo de inundaciones al disminuir la sección del cauce.

o

Construcción de diques. Es una medida tradicional que a veces puede contener el desbordamiento. Si el caudal es excepcionalmente grande, el dique puede romperse en un punto bajo y provocar una catástrofe aún mayor que si no existiera.

197

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o

Modificaciones del cauce. Se puede aumentar la capacidad del cauce mediante su ensanchamiento o dragado, reduciendo la rugosidad, suprimiendo estrechamientos, estabilizando los márgenes... También puede acortarse su longitud mediante el estrangulamiento artificial de meandros, con lo que aumenta la velocidad de flujo. Estas actuaciones deben ser muy cuidadosas pues, al modificarse el perfil del río, puede potenciarse la erosión remontante.

o

Construcción de presas de regulación. Esta técnica, también denominada laminación hidráulica, consiste en la construcción de embalses aguas arriba que, al poder retener el agua en un momento dado, pueden prevenir la inundación. Otra ventaja es que los embalses pueden servir para otros usos (hidroeléctricos, recreativos, regadío,...) pero presentan el inconveniente de que modifican el perfil longitudinal del río.

b) Medidas no estructurales. Están encaminadas a reducir los daños generados por las inundaciones. Entre las actuaciones podemos destacar las siguientes:  Elaboración de mapas de riesgo. Con ello se pretende identificar y clasificar las áreas inundables. Esta medida choca directamente con el desarrollo urbanístico e industrial de determinadas zonas.  Contratación de seguros. Han de ser obligatorios para todas aquellas construcciones situadas en zonas susceptibles de sufrir inundaciones.  Ordenación del territorio. Consiste en limitar o prohibir determinados usos en las zonas propensas a las inundaciones. Las preferencias agrarias por las zonas de vega son inevitables, y no es nada despreciable el ahorro económico que supone para la construcción de carreteras el aprovechamiento de las terrazas fluviales.  Planes de Protección Civil. Tienen como misión informar a la población sobre el riesgo y establecer planes de actuación en caso de emergencia.

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3.4.

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SISTEMA LITORAL Y SUS RIESGOS. Tipos de costas. Agentes físicos que actúan sobre el litoral. Morfología costera: formas de erosión y formas de acumulación. Riesgos asociados al sistema litoral: tempestades, destrucción de playas, retroceso de acantilados. Impactos derivados de la acción antrópica.

Conceptos básicos: Zona litoral, olas, mareas, corrientes de deriva litoral, cambios del nivel del mar, costa de inmersión, costa de emersión, acantilados, plataformas de abrasión, playas, flechas, barras, cordones litorales, tómbolos, albuferas, marismas. La zona litoral o costera comprende el área de contacto entre la superficie continental y el mar, es decir, es la zona de tránsito e interacción entre el ambiente marino y el terrestre. Se distinguen varias zonas:    



Zona supralitoral. Franja que separa el medio litoral del terrestre. Es la zona comprendida entre la pleamar y el límite del mar en los temporales. Zona intermareal o mesolitoral. Se extiende entre los niveles de pleamar y bajamar. Zona infralitoral. Se extiende desde la bajamar hasta el límite inferior que alcanza el oleaje en periodos de calma. Zona sublitoral. Se extiende desde el límite inferior que alcanza el oleaje hasta el borde de la plataforma continental, aproximadamente a 200 m de profundidad. Es la zona de mayor importancia económica ya que cuenta con poblaciones de organismos que permiten establecer importantes pesquerías y además constituye una fuente potencial de minerales útiles al hombre.

TIPOS DE COSTAS

a) Costas de inmersión, hundimiento o transgresión. Se dan en zonas donde existe hundimiento de la corteza terrestre o un ascenso permanente del nivel del mar. En el “tipo Atlántico” se trata de regiones montañosas con los ejes de plegamiento perpendiculares a la línea de costa, lo que origina una alternancia de promontorios y zonas hundidas. Estas últimas originan las rías (valles fluviales hundidos) o los fiordos (valles glaciares hundidos). En el “tipo Pacífico”, las alineaciones montañosas son paralelas a la línea de costa originando largas islas formando cordones litorales paralelos a la costa (mar Adriático).

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b) Costas de emersión o regresión. Se dan en zonas de levantamiento de la línea litoral o de descenso permanente del nivel del mar. En estos casos la plataforma continental se transforma en línea de costa y, como en ella había sedimentos finos, dará lugar a una llanura costera. En general son poco accidentadas, casi rectas. Sus accidentes más característicos son las albuferas, los deltas y el desarrollo de campos de dunas en sus inmediaciones por el aporte de arena procedente de las playas levantadas. Por la escasa profundidad en las proximidades de la costa, detrás de la zona de rompientes, se depositan materiales detríticos dando lugar a barras litorales sumergidas. Al elevarse la costa, aparecen en superficie formando cordones litorales que aíslan una cierta extensión de agua y originan una albufera. Las albuferas tienden a desaparecer por el aporte de sedimentos dando lugar a la formación de marismas donde se desarrolla una vegetación muy abundante. c) Costas neutras. Están formadas por aportes de materiales al agua. Pueden ser: - Volcánicas. Se localizan en regiones costeras con gran actividad volcánica. La lava que surge del fondo marino se acumula dando lugar a islas-cráter. - Arrecifes coralinos. Están formados por la acumulación de corales que llegan a emerger en el mar originando atolones. - Deltaicas. Se originan cuando la sedimentación fluvial es muy intensa y se superpone a la acción costera. Es característica de mares interiores. d) Costas de falla. Se forman al quedar el labio hundido de la falla bajo el mar coincidiendo el acantilado con el escarpe de falla. Son costas rectilíneas y acantiladas.



AGENTES FÍSICOS QUE ACTÚAN SOBRE EL LITORAL

a) Olas. Se generan por la fricción del viento sobre la superficie del océano transmitiendo un movimiento circular a las partículas de agua, que se va amortiguando hacia abajo hasta una cierta profundidad aproximadamente la mitad de la longitud de onda del tren de olas (1/2L). 200

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A medida que las olas se aproximan a la costa, su base termina por rozar con el fondo, lo que origina una disminución de velocidad en la base. Esto provoca un aumento en la altura de las mismas y en la velocidad de la parte superior, por lo que la cresta de la ola vuelca y la ola rompe en la playa. Seguidamente, el agua se dirige hacia la playa en forma de turbulencia, arrastrando arena y grava tierra adentro. Inmediatamente se origina un flujo de retomo mar adentro, arrastrando de nuevo arena y grava que son retiradas de la zona de batida o rompiente. Todo ello hace de las olas un agente erosivo y transportador que incide en la morfología costera. Esta acción erosiva se manifiesta por medio de dos procesos: corrosión y abrasión. 

Corrosión. Es un proceso de erosión mecánica producido por el choque de los materiales que transporta el agua sobre las rocas. La reiteración de los golpes termina por fragmentar tanto la roca como el proyectil. La eficacia de la corrosión depende de la densidad (carga en suspensión) y de la velocidad del fluido. 

Abrasión. Es un proceso de desgaste por fricción debido al movimiento de los detritos que viene precedido por la corrosión de la roca. Los cantos lisos y redondeados de la costa son originados por la incesante acción de molienda de roca contra roca en la zona de rompiente.

b) Mareas. Estas variaciones periódicas del nivel del mar requieren cuencas marinas de gran dimensión por ello son inapreciables en el Mediterráneo. Junto con las olas, condicionan la morfología costera. Se habla entonces de: costas micromareales (oscilaciones de marea inferiores a 2 m), costas mesomareales, (entre 2-4 m), y costas mareales (las amplitudes de marea superan los 4 m), que suelen presentar estuarios y grandes llanuras mareales. c) Corrientes litorales. Producen el arrastre y redistribución de los sedimentos.  Corriente de deriva. Se produce cuando el oleaje, movido por los vientos dominantes, incide

oblicuamente a la línea de costa, arrastrando materiales sueltos en la dirección de avance de las olas. Al subir la ola por la pendiente de la playa, el sedimento sube siguiendo la dirección de incidencia. La bajada tiene lugar por la línea de máxima pendiente (perpendicular a la línea de costa) a favor de la gravedad (corriente de resaca). Este reflujo arrastra esos materiales mar adentro. El resultado es un movimiento en zig-zag del sedimento (deriva de playa) que lo hace avanzar longitudinalmente a lo largo de la playa.  Corriente de marea. Son corrientes periódicas asociadas a la oscilación continua del nivel del mar

debido al desplazamiento de grandes masas de agua entre las zonas de bajamar y pleamar. Pueden alcanzar grandes velocidades (20 km/h), por lo que los efectos de transporte son muy acusados.

201

Ciencias de la Tierra y medioambientales 

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MORFOLOGÍA COSTERA: FORMAS DE EROSIÓN Y FORMAS DE ACUMULACIÓN

a) Los acantilados. Originan costas abruptas y rocosas con un cierto desnivel entre la zona continental y el nivel del mar. Son formas erosivas muy frecuentes cuando la costa está constituida por rocas resistentes a la erosión o en los promontorios (salientes rocosos que se adentran en el mar). La base del acantilado es la zona más erosionada por la acción del oleaje. La plataforma de abrasión es una zona casi plana situada al pie del acantilado y representa la parte del continente que ha sido desgastado por el oleaje. Al final de la plataforma de abrasión se encuentra la terraza costera, formada por el acúmulo de sedimentos arrancados al continente por la erosión de las olas.

b) Las playas. Son formaciones típicamente sedimentarias sin apenas desnivel entre la zona continental y el nivel del mar. Son frecuentes allí donde las rocas son fácilmente erosionables. La morfología de las playas varía frecuentemente en función de los siguientes factores: -

Oleaje. Hace que la playa sea más o menos amplia al igual que la amplitud de las mareas. Aporte de sedimentos. El aporte de sedimentos en la desembocadura de los ríos unido a la acción de las corrientes costeras distribuyen estos sedimentos aunque de manera muy heterogénea. Estructura geológica y tectónica. Condiciona perfiles más o menos planos de las playas.

El perfil longitudinal de la playa depende especialmente del tipo de sedimento, de la amplitud de la playa, de las mareas y de la energía del oleaje. De hecho, la mayoría de las playas representan un equilibrio oscilatorio entre los perfiles de calma y tormenta. Cuando una playa es afectada por un temporal, se produce una invasión de agua que pone en movimiento los sedimentos. El agua que incide en la playa se retira por el fondo debido a corrientes de retomo mar adentro (resaca). Los sedimentos son arrastrados y depositados en el fondo modificando así el perfil inicial de la playa. De esta forma se produce un trasvase de arena desde la playa seca hasta la playa sumergida dando lugar a barras de arena sumergidas que hacen que rompan las olas a mayor distancia de la orilla. Es así como la playa se protege de los temporales. De ahí la importancia de que la playa mantenga intacta su parte seca, incluidos los campos de dunas. 202

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Cuando la intensidad del oleaje disminuye, el sedimento es depositado nuevamente en la playa seca y la playa vuelve a tener su ancho normal. Se habla por ello del perfil de verano (poco oleaje) y del perfil de invierno (oleaje de temporal) de la playa. Nos encontramos por tanto con un proceso cíclico de erosión producido por los temporales de invierno y de reconstrucción con las olas más bajas y más largas del verano. La berma o cordón playero es una cresta de sedimento formada en la playa que indica la máxima extensión de la acción del oleaje. La playa se extiende entonces entre la cresta de la berma y el mar. Tierra adentro de la berma suele encontrarse una zona arenosa donde por la acción predominante del viento se forman dunas.

c) Barras o cordones litorales. Son acumulaciones de arena que forman montículos alargados, en general paralelos a la línea de costa, que pueden llegar a quedar emergidos. Están producidos por la conjunción de dos factores: el aporte de sedimentos y la existencia de corrientes costeras que acumulan los sedimentos a lo largo de determinadas zonas. Cuando se trata de estructuras alargadas de arena unidas a la costa por uno de sus extremos, se denominan flechas litorales. d) Estuarios. Los estuarios son desembocaduras de ríos en costas abiertas en las que los materiales arrastrados por el río no se depositan en la desembocadura sino que son arrastrados por las corrientes litorales. Es el caso del Amazonas, Garona, Tajo,...

e) Deltas. Son áreas en las que desembocan los grandes ríos. Se originan en mares tranquilos que, incapaces de retirar los sedimentos que aportan los ríos, los acumulan en la desembocadura. Tienen una morfología triangular (letra griega delta --). En los deltas cabe distinguir la parte emergida o delta, y la sumergida o prodelta. Estos ecosistemas tienen un importante interés económico por tratarse de suelos muy fértiles y constituyen importantes reserva de biodiversidad.

f) Tómbolos. Son como una pequeña península, un promontorio unido a la línea de costa por un brazo de arena. Su formación viene determinada por la presencia de materiales competentes que forman el promontorio, y por la acción del oleaje que tiende a acumular sedimentos en la zona que queda más resguardada de su acción de batida.

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g) Bahías. Son zonas resguardas del oleaje entre dos promontorios. Cuando las olas inciden sobre una costa con promontorios, se produce el fenómeno de la refracción. El frente de las olas se deforma y, debido a la profundidad del fondo, rompe antes en los promontorios que en las bahías. Se produce además una concentración de mayor energía en los promontorios que quedan así sometidos a una acción erosiva más intensa. Por el contrario, en las bahías la energía de las olas disminuye, por lo cual aumenta la sedimentación y se forma una playa. En los salientes se pueden formar cuevas a ambos lados que, si llegan a unirse, dan lugar a arcos litorales.

h) Barras costeras. Son formaciones sedimentarías de arenas que originan montículos alargados paralelos a la línea de costa. Se forman por la presencia de aportes sedimentarios y la existencia de corrientes que los acumulan en determinadas zonas. Aunque normalmente discurren paralelas a la costa, a veces se adentran oblicuamente en el mar formando una flecha. En algunas ocasiones enlazan dos promontorios contiguos quedando una ensenada aislada que da lugar a una albufera.

i) Marismas. Son áreas de topografía llana situadas en las proximidades de la costa que sufren inundaciones periódicas del mar. A menudo se localizan en la desembocadura de los ríos son el resultado de la sedimentación de los materiales transportados por el río al llegar a su nivel de base. Un ejemplo típico son las marismas del Guadalquivir.

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RIESGOS ASOCIADOS AL SISTEMA LITORAL: TEMPESTADES, DESTRUCCIÓN DE PLAYAS Y RETROCESO DE ACANTILADOS

a) Tempestades. Las tormentas tienden a eliminar los sedimentos acumulados en las costas transportándolos mar adentro. Las bajas presiones elevan el nivel del mar en la zona costera (mareas meteorológicas) y permiten que el oleaje ataque zonas más alejadas. A su vez, los fuertes vientos producen olas en la superficie que pueden tener un gran efecto erosivo sobre los materiales no consolidados. Debajo de las olas aparece además una fuerte corriente de retorno que se lleva mar adentro los productos de la erosión.

b) Destrucción de las playas. El origen de una playa comienza con la llegada de los sedimentos a través de las redes de drenaje. Los materiales suministrados por ríos y ramblas se concentran en los deltas y desembocaduras. Una vez concentrados los sedimentos en el medio costero, las estructuras deltaicas pasan de ser de simples receptores de sedimentos para convertirse en áreas generadoras de materiales para el sistema litoral. El principal agente de la dinámica litoral es el oleaje que, al incidir oblicuamente sobre la línea de costa, produce una corriente paralela a la misma (corriente de deriva) que origina un transporte de sedimentos paralelo a la costa y a favor del oleaje incidente.

La acción eólica retira parte de las arenas de la playa hacia el interior pudiendo quedar allí acumuladas definitivamente formando dunas. Muchos de los materiales depositados, arrastrados por las corrientes de turbidez, se mueven por la plataforma continental hasta perderse en aguas profundas. En función del volumen de material suministrado y distribuido por las corrientes de deriva, las playas avanzan, retroceden o se mantienen en equilibrio. b) Retroceso de acantilados. La franja litoral se ha convertido en un área de enorme demanda urbanística. Esto ha llevado a urbanizar los acantilados que, aunque con vistas espectaculares, están sometidos a un 205

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proceso natural de retroceso. Para evitar sus consecuencias, se llevan a cabo acciones destinadas a frenar el efecto de metralla de las olas o a desviarlas con la construcción de muros protectores en la base de los acantilados, rompeolas..., que no hacen más que frenar ligeramente su evolución. 

IMPACTOS DERIVADOS DE LA ACCIÓN ANTRÓPICA

La regulación de los ríos por la construcción de pantanos y la ocupación de los cauces han limitado en gran parte la aportación sedimentaria a la costa reduciéndola enormemente. A los sumideros naturales del material sedimentario (la propia orografía submarina que va rellenándose y suavizándose lentamente) hemos añadido otros nuevos, tal es el caso de puertos y obras marítimas que interrumpen el movimiento natural del sedimento. Son por tanto “sumideros artificiales". El resultado inmediato de nuestra actuación es el déficit sedimentario del sistema que se paga con la erosión generalizada de las playas. Los procesos de restauración de playas rellenadas con arena son efímeros ya que duran en principio sólo hasta el siguiente temporal. Otras medidas de restauración están encaminadas a frenar su erosión, como la construcción de muros para desviar el oleaje, rompeolas, espigones,... El mayor problema que se plantea es el desconocimiento profundo de la dinámica litoral pues ésta se comporta como un sistema de interacciones complejas. Muchas veces las medidas tomadas para corregir los impactos provocan cambios que dan lugar a resultados inesperados. Entre los impactos más importantes podemos citar:

o

Aumento del nivel del mar. Es debido a los cambios climáticos inducidos por el hombre. Provoca la desaparición de ingentes cantidades de arena de las playas. o Transformación de marismas y zonas húmedas en salinas. En muchos casos, su posterior abandono ha propiciado su desecación y, en algunos casos, su posterior urbanización o uso agrícola ha originado que estos espacios naturales de gran valor ecológico y paisajístico hayan desaparecido. Regulación de ríos y cauces mediante embalses. Esto ha generado un enorme déficit o sedimentario en la costa hasta el punto de que, en la práctica, los aportes se pueden considerar actualmente casi nulos. o Extracciones masivas de áridos. Se realizan en las playas y campos de dunas asociados. Con ellas, se han eliminado gran parte de las reservas naturales de las mismas provocando regresiones generalizadas de la costa. o Construcción de puertos y espigones. Puede decirse que son barreras a la deriva litoral, lo que ha provocado fuertes erosiones aguas abajo del obstáculo. o Construcción de urbanizaciones en las playas. Con ello se han eliminado las reservas naturales de arena y han tenido un efecto multiplicador e irreversible de los procesos erosivos. Impactos derivados de la ocupación masiva del litoral.

o

Erosión debida al oleaje que ocasiona el derrumbe de construcciones situadas sobre las zonas acantiladas. o Destrucción de las playas durante las tempestades. o Construcción de estructuras que cortan las corrientes de deriva (puertos).

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Esta ocupación masiva, en numerosos casos, ha invadido la zona litoral ganándole terreno al mar mediante la construcción de muros elevados paralelos a la línea de costa sobre los que se construyen paseos marítimos. Cuando se produce una tempestad, la elevación del nivel del mar hace que las olas lleguen con fuerza y choquen contra su base, por lo que adquieren una mayor fuerza de retorno (reflexión), incrementando la erosión y arrastrando los materiales erosionados mar adentro. Esto hace que se vaya socavando la base del muro pudiendo llegar a producirse su rotura. Para evitar la reflexión, se colocan delante del muro bloques de rocas en pendiente y encajadas (escolleras) que absorben la energía de la ola al incidir sobre ellas, impidiendo que se produzca la reflexión. Durante los temporales, las olas atacan las zonas más altas de la playa, y las corrientes de resaca (perpendiculares a la línea de costa) pueden arrastrar mar adentro materiales que normalmente están fuera de su alcance. Una playa puede perder la mayor parte de su arena en un temporal y recuperarla lentamente durante el buen tiempo. El avance de la playa mar adentro (progradación) exige que los sedimentos arrastrados por la deriva litoral sean detenidos con la colocación de obstáculos a lo largo de la trayectoria de transporte. Para conseguirlo, se instalan espigones a intervalos determinados a lo largo de la costa. Un espigón es un dique construido de manera que forme un ángulo recto con la línea de costa. En la figura podemos ver los cambios producidos en la línea de costa por la construcción de espigones: al disminuir la velocidad de la corriente, la arena se acumula en la parte anterior del espigón, originando una línea de costa curvada. En la zona posterior, la playa desaparecerá debido a la eliminación del suministro normal de arena. Al no transportar materiales, a esa masa de agua le quedará energía suficiente como para erosionar y transportar, por lo que se produce la degradación de esa zona de la playa. En otros casos se instalan diques paralelos a la línea de costa que acumulan la arena en la zona próxima al dique y erosionan la playa a ambos lados (como se ve en la figura).

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El resultado puede ser un importante retroceso de la costa (retrogradación). Por esto, los espigones deben estar espaciados de forma que el efecto de cada uno de ellos se extienda al siguiente. En teoría, cuando los espigones hayan retenido la máxima cantidad de sedimentos, se restablecerá la deriva de playa en la nueva línea de costa. En ocasiones la arena de una playa procede de la desembocadura de un río. La construcción de diques, presas, extracciones de áridos,... pueden reducir drásticamente el aporte de sedimentos y, por lo tanto, eliminar la fuente de arena de la que se nutre la deriva litoral. Entonces puede originarse un proceso de retrogradación a lo largo de una amplia zona de la línea de costa. Desde el punto de vista sedimentológico, un delta es la más típica de las estructuras progradantes, incluso a pesar de las corrientes marinas. Datos recientes indican que el delta del Nilo está hundiéndose rápidamente en el Mediterráneo. Las causas son diversas: el peso de los sedimentos, la compactación de niveles profundos, algunas fallas de gravedad... Pero el problema se agrava porque desde la construcción de la presa de Asuán apenas llegan al delta nuevos sedimentos que sustituyan a los que se están deslizando hacia el Mediterráneo. En lugar de ello, los sedimentos se quedan en el fondo de la presa, contribuyendo a inutilizarla. En el delta del Ebro se produce una situación idéntica, así se ha pasado de un aporte de 30-106 m3/año de sedimentos a tan sólo 160.000 m3/año en la actualidad. En Almería el problema se agrava por las extracciones de arena para los invernaderos (17'5 - 106 m3/año), las urbanizaciones turísticas y las estructuras portuarias (sólo el puerto de Adra ha retenido desde su construcción 2-106 m3 de sedimentos, lo que ha producido erosiones de hasta 200 m en los perfiles costeros más afectados) que han hecho desaparecer casi 3-106 m3 de playa. Se calcula que en los últimos 40 años se han perdido 282 hectáreas de costa por avance del mar. El río Adra ha disminuido sus aportes de sedimentos en más del 90% desde la construcción del pantano de Beninar mientras que en el río Almanzora la reducción anual alcanza los 130.000 m3 de sedimentos debido al embalse de Cuevas de Almanzora.

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3.5.

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EL SUELO. Composición. Procesos edáficos. Factores que intervienen en la formación del suelo. Perfil de un suelo. Importancia de los suelos. Degradación y contaminación de los suelos. Erosión de los suelos: desertización. Medidas correctoras de la erosión del suelo.

Conceptos básicos: Porosidad y permeabilidad del suelo, fases del suelo (sólida, líquida, gaseosa), horizonte edáfico, roca madre, principales contaminantes de los suelos (metales, lluvia ácida, compuestos orgánicos, salinización), erosividad, erosionabilidad. El suelo se considera una interfase entre la geosfera, biosfera, hidrosfera y atmósfera y está constituido por una fracción sólida predominantemente de origen mineral, procedente de la degradación de las rocas, una fracción orgánica originada a partir de restos vegetales y animales, agua y una fracción gaseosa que forma la atmósfera del suelo. Todas están sujetas a una continua evolución que tiene lugar a lo largo de siglos, y que es el resultado de la interacción entre la materia mineral y la orgánica bajo la acción del clima y los seres vivos. La ciencia que estudia los suelos es la edafología o pedología. El tamaño de los materiales sólidos del suelo y las asociaciones que de los mismos pueden aparecer determinan la distribución de las fases sólida, líquida y gaseosa. 

COMPOSICIÓN DEL SUELO

El suelo está formado por cuatro fracciones o fases:  Fracción mineral. Constituye aproximadamente un 95% del total de la materia inerte. Está formada por fragmentos de roca sin alterar, minerales sin alterar (cuarzo, muy resistente a la meteorización física y química), y por la fracción fina del suelo constituida por minerales alterados (sobre todo arcillas, óxidos de hierro y aluminio y, calcita).  Fracción orgánica. Está formada por restos de seres vivos que dan lugar al humus de un característico color oscuro. Se distinguen dos tipos de humus: - Humus bruto o joven. Está formado por restos orgánicos muy poco o nada elaborados y aún identificables, como hojarasca, restos animales, musgos,... - Humus elaborado. Resulta de la descomposición total del humus joven en la que intervienen gran cantidad de microorganismos del suelo. Es de color oscuro con cierto carácter ácido por contener ácidos húmicos. Las arcillas se combinan con este humus dando un complejo húmico-arcilloso de gran importancia para la fertilidad del suelo ya que es capaz de retener agua e iones que, posteriormente, cede a las plantas, evitando así su disolución y arrastre por las aguas. - Organismos. La cantidad y variedad de organismos que hay en el suelo (edafon) es enorme. Son imprescindibles para el correcto funcionamiento del suelo tanto para su formación y evolución como para proporcionarle la fertilidad y estructura adecuadas. Los principales son:  Bacterias: La mayor parte son quimiolitotrofos o quimiorganotrofos, que intervienen en la humifícación y mineralización de la materia orgánica.  Hongos: Son muy abundantes y se desarrollan en el interior del suelo. Todos ellos quimiorganotrofos e intervienen decisivamente como descomponedores de la materia orgánica.

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 Algas: Se incluyen en este grupo las algas verde-azuladas (cianofíceas o cianobacterias) muy

importantes por la capacidad de algunas de ellas de fijar N2 atmosférico. Las algas viven cerca de la superficie en zonas húmedas. Pertenecen sobre todo a las xantofíceas, diatomeas y clorofíceas.  Protozoos: Muy abundantes en suelos con gran cantidad de materia orgánica de la que se alimentan capturando bacterias, algas y otros protozoos.  Invertebrados no artrópodos: Son abundantes los nematodos, que suelen ser parásitos de plantas y las lombrices que se alimentan de materia orgánica que obtienen al remover y tragarse gran cantidad de suelo, para luego volver a expulsarlo, aireándolo, y resultando, por tanto, muy beneficiosas. También cabe citar a los moluscos gasterópodos (caracoles y babosas), que se alimentan de hojas o materiales en descomposición, causando serios perjuicios agrícolas.  Artrópodos: Son muy abundantes los miriápodos (ciempiés, escolopendras,...) e insectos como termitas (importantes por su capacidad de descomponer la celulosa), coleópteros (escarabajos) y sus larvas, y algunos himenópteros (hormigas).

 Fracción líquida. Es una disolución acuosa de diferentes iones (Na+, Ca2+, HC03\...) que ocupa fundamentalmente los poros más pequeños del suelo. La cantidad de agua en el suelo es función de las condiciones propias del suelo, como la textura y la estructura, y de otras extrínsecas, como la lluvia, el riego o la evapotranspiración.

 Fracción gaseosa. Es el aire del suelo. Su composición es parecida a la del aire atmosférico pero con una menor proporción de 02 y mucho mayor de C02 debido a la gran actividad metabólica de los organismos del suelo y a la descomposición de sus restos. Esta fase ocupa únicamente los poros más grandes del suelo (macroporosidad).



TEXTURA DE UN SUELO

La textura de un suelo se define a partir del tamaño y distribución de las partículas que componen su fracción mineral. Cuando se realiza un análisis de la textura de un suelo se hace pasar la muestra por unos tamices cada vez más finos para separar las distintas fracciones por tamaños. Se prescinde de los fragmentos minerales mayores de 2 mm de diámetro y se determina el porcentaje de arena (entre 0,05 y 2 mm), limo (entre 0,05 y 0,002 mm) y arcilla (menor de 0,002 mm) presentes en la muestra. En función de su textura, un suelo puede ser:

o Arenoso: Presenta más del 70% de arena. o Arcilloso: El porcentaje de arcillas o limos supera el 70%. o Franco: Contiene más del 30% de arcillas o limos y más del 30% de arenas. Se considera francoarenoso cuando la arena representa entre el 60 y el 70% y franco-arcilloso si la arena representa solo el 30-40 %.



POROSIDAD Y PERMEABILIDAD DE UN SUELO

La composición y textura del suelo determinan: 210

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

La porosidad: Es el porcentaje de huecos que existen en un suelo en relación con su volumen total. Los suelos arenosos tienen una porosidad de entre el 20 y el 40% mientras que en los arcillosos es superior al 70%.



La permeabilidad: Es la capacidad que tiene un suelo para permitir el paso de fluidos a su través. Es proporcional al grado de comunicación que hay entre los huecos que determinan su porosidad y se mide en cm/s o m/día. Los suelos arenosos son muy permeables a tener la mayoría de sus poros conectados, por el contrario, a pesar de ser muy porosos, los suelos arcillosos son prácticamente impermeables ya que no hay conexión entre sus poros.

La expansividad es otra propiedad de los suelos por la cual pueden hincharse o agrietarse en función de si aumenta o disminuye la cantidad de agua alojada en ellos. Los suelos arcillosos son muy expansivos.



PROCESOS EDÁFICOS

Denominamos edafogénesis al proceso de formación de un suelo. Las rocas son sometidas a alteraciones físicas y químicas, y los materiales son translocados y originan el suelo, que evoluciona hasta alcanzar un estado de clímax edáfico. El complejo proceso que sufren los materiales originales hasta formar un suelo es bastante similar en todos los casos y se puede resumir de la siguiente forma: 

La edafogénesis comienza cuando la roca madre se ve sometida a diferentes procesos de meteorización física. Aparecen pequeñas grietas que se irán haciendo cada vez más irregulares y anchas para terminar fracturando la roca. Los primeros seres vivos que colonizan un suelo son los líquenes y los musgos, estos son capaces de sobrevivir prácticamente sobre la roca madre. Estos organismos contribuyen a la alteración de la roca madre con la retirada de ciertos elementos y la adición de otros, también contribuye la acción de las raíces.



Posteriormente se forma una masa basal que va rellenando los huecos poco a poco. Al principio, los desplazamientos de esta masa son muy lentos y posteriormente se van haciendo más largos reorganizando los materiales del futuro suelo.



Los minerales más inestables serán los primeros en alterarse, mientras que los más estables como el cuarzo apenas se alteran químicamente aunque sí se fragmentan. Se va formando así un material deleznable y de aspecto pulverulento.



En la última fase la alteración se intensifica tanto que el material adquiere una morfología propia característica del suelo que se acaba de formar. Los cambios conducen a la pérdida total de la estructura de la roca. Los minerales fragmentados se desplazan y la fracción mineral se reorganiza uniéndose a la materia orgánica y formando nuevos agregados estructurales.



Como resultado de la intensa alteración, la porosidad aumenta mucho, lo que conlleva un aumento considerable de volumen. En esta etapa los organismos se implantan en el medio transformándolo al retirar ciertos elementos y añadir otros como sus propios residuos o cuerpos al morir. La acción de las raíces también es importante. Con la acumulación de restos orgánicos estos van sufriendo cambios cada vez más profundos que los transforman en compuestos más estables fruto de procesos de 211

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mineralización y humificación. Conforme avanza la complejidad del suelo se van implantando especies de cada vez mayor porte que contribuyen a la maduración del suelo y a que este alcance el clímax edáfico.



FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA FORMACIÓN DEL SUELO

La formación del suelo y su resultado final, es decir, el tipo de suelo originado, dependen de una serie de factores, entre los que destacan: 

Clima: Es el factor más influyente en la formación del suelo. La temperatura, y las precipitaciones son los elementos más determinantes en la formación del suelo. Las variaciones de temperatura y de precipitaciones determinan el tipo de meteorización (mecánica o química) y también influyen en gran medida en la velocidad y profundidad de la meteorización. Por último, las condiciones climáticas van a determinar el tipo de vida animal y vegetal presente. 

Balance hídrico. Es el equilibrio existente entre las entradas (precipitación) y las salidas (evaporación). Si predomina la precipitación, se incrementa el lixiviado de iones; por el contrario, si predomina la evaporación, aumenta el ascenso capilar de sales hacia los horizontes superiores y éstas pueden llegar hasta la superficie y formar costras superficiales de sales.



Organismos. La vegetación, los microorganismos (bacterias, hongos y protozoos) y la mesofauna (lombrices, hormigas...) con su actividad biológica y sus restos van transformando el sustrato rocoso y originando la materia orgánica del suelo. Las lombrices de tierra y los animales excavadores intervienen mezclando las fracciones mineral y orgánica. Las madrigueras y agujeros contribuyen al paso del agua y aire a través del suelo. La fuente principal de materia orgánica es la vegetal, aunque también contribuyen los animales y los microorganismos. La fertilidad del suelo está relacionada con la cantidad de materia orgánica presente.

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

Tiempo. El suelo va evolucionando a medida que transcurre el tiempo de tal forma que se puede hablar de suelos jóvenes y maduros. Estos últimos son los que han terminado su evolución, encontrándose en equilibrio con la vegetación y el clima. Se habla entonces de clímax del suelo: perfil que está en equilibrio con la vegetación estable característica de un medio y que no ha sido modificada por el hombre. Actualmente se puede considerar el suelo como un recurso no renovable porque se regenera a un ritmo mucho más lento que el de su destrucción (días e incluso horas). 

Roca madre. Aporta al suelo la mayor parte de sus componentes minerales e influye en las primeras etapas de su formación sobre todo por su mayor o menor resistencia a la meteorización. El tipo de roca determina también la textura del suelo según su solubilidad, granulometría, porosidad,... 

Pendiente. En pendientes pronunciadas, la cantidad de agua que empapa al suelo es poca y por lo tanto el contenido de humedad puede no ser suficiente para el crecimiento de las plantas. Además, debido a la intensa erosión, los suelos son delgados e incluso inexistentes. En contraste, los suelos llanos suelen estar anegados. La saturación de agua retrasa la descomposición de la materia vegetal que se acumula, por lo que los suelos tienen mayor espesor y son más oscuros (abundante materia orgánica). El terreno óptimo para el desarrollo de un suelo es una superficie ligeramente inclinada en zonas altas donde encontramos buen drenaje, mínima erosión y suficiente infiltración. 

Orientación. Es otro factor importante. Una pendiente que mire hacia el sur (solana) recibirá una cantidad de luz solar mayor que una pendiente que mire hacia el norte (umbría). De hecho, esta última puede que no reciba luz solar directa nunca. Esta diferencia en la cantidad de radiación producirá diferencias de temperatura y humedad en el suelo, que, a su vez, pueden influir en el tipo de vegetación y el carácter del suelo. 

Acción antrópica. El hombre puede modificar la evolución de los suelos alterando su estructura y composición y cambiando la vegetación. La forma en que esta influencia es más directa es la implantación de cultivos, en donde los horizontes superficiales se homogeneizan debido al trabajo continuo en el suelo (horizonte antrópico), y el tipo de vegetación se instala o se elimina según convenga. En general, la acción antrópica sobre el suelo provoca su evolución regresiva, es decir, que lo aleja del clímax y en numerosas ocasiones supone su degradación.

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

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PERFIL DE UN SUELO

El suelo está estructurado desde la superficie hasta la roca madre en una serie de estratos más o menos horizontales llamados horizontes edáficos, que se diferencian entre sí por su estructura, composición y propiedades. Externamente se distinguen básicamente por su color y textura. El conjunto de horizontes de un suelo se denomina perfil edáfico. Un perfil completo consta de dos tipos de horizontes: los superficiales son de eluviación o arrastre (A), y bajo ellos se encuentran los de iluviación o acumulación (B), que descansan sobre el material rocoso original mezclado con material disgregado (C) que procede de la roca madre (R). 

Horizonte A. Es un horizonte mineral donde se acumula la materia orgánica en el que parte de sus componentes minerales son lavados o arrastrados (eluviación) hacia horizontes más profundos. Es una capa muy importante porque proporciona al suelo los elementos nutritivos en forma asimilable para las plantas, y en los suelos agrícolas suele constituir lo que se llama capa arable. - Subhorizonte A0. También llamado mantillo. Está formado por la acumulación de materia orgánica: restos vegetales, hojarasca y restos de animales sin descomponer. - Subhorizonte A1. Zona generalmente rica en humus y formada por arcilla y arena teñidas de oscuro por el mantillo que contiene (formado gracias a la acción de las bacterias sobre la materia vegetal procedente de niveles superiores). - Subhorizonte A2. Debido al arrastre de la arcilla, materia orgánica, óxidos de hierro y aluminio hacia el horizonte B, es muy pobre en estos compuestos y, por tanto, presenta una coloración mucho más clara que el A1,...



Horizonte B. Es un horizonte de acumulación de materia mineral enriquecido por los elementos que provienen del horizonte superior. También se llama horizonte de precipitación o acumulación. Se caracteriza 214

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por tener más cantidad de arcilla y un color más claro por la ausencia de humus y presencia de óxidos de hierro. En climas secos el carbonato cálcico precipita formando costrones que reciben el nombre de caliches.  Horizonte C. Está formado por fragmentos de la roca madre mezclados con arcilla pero que apenas han sido afectados por los procesos edáficos. A veces se le llama horizonte de transición porque procede de la roca compacta situada por debajo de él.



Horizonte R. Es el último horizonte y está formado por la roca madre sin alterar.



IMPORTANCIA DE LOS SUELOS

Al principio de este apartado ya se indicó que el suelo debe entenderse como un subsistema surgido de la interacción entre la atmósfera, hidrosfera, biosfera y corteza terrestres. Es el resultado de un proceso de intercambio de materia y energía entre sistemas y puede considerarse como una interfase entre ellos. Los suelos son la base sobre la que se asientan los ecosistemas. Los vegetales, productores en dichos ecosistemas necesitan el suelo como soporte y como medio vital. A la vez influyen en el suelo y son influidos por éste. Sin suelo no hay plantas y sin plantas no hay vida. Siendo conscientes de que la agricultura y la ganadería son las fuentes básicas de la alimentación de la especie humana no hay que decir mucho más acerca de la importancia de los suelos. En todo caso habría que matizar que son imprescindibles y que el cuidado de los mismos resulta vital. 

DEGRADACIÓN Y CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

La degradación del suelo es un proceso que disminuye la fertilidad del mismo para producir bienes o servicios. Este fenómeno puede retroalimentarse y llegar, incluso, a la desaparición del suelo. Al disminuir la fertilidad del suelo, disminuye la vegetación por lo que aumentan los procesos erosivos. Este no tiene que ser necesariamente un proceso continuo sino que puede ocurrir en un periodo relativamente corto de tiempo. La degradación del suelo es un proceso muy complejo en el que intervienen diferentes procesos, aunque normalmente siempre hay uno que domina. Es por ello por lo que distinguimos los siguientes tipos: 

Degradación química.

o Pérdida de fertilidad. Se produce por lavado de nutrientes o por agotamiento debido a la sobreexplotación. o Contaminación por metales: Se producen por vertidos de la minería y son muy tóxicos, sobretodo los metales pesados como el mercurio, cadmio, arsénico, plomo y cobre. o Contaminación por abonos y fertilizantes. El abuso de abonos provoca un exceso de N, P y K en forma de nitratos y fosfatos que, con el sodio, producen un desequilibrio originando la acidificación del suelo y pasando, por lixiviado a las aguas donde originan un proceso de eutrofización. o Salinización. Al evaporarse el agua en la superficie del suelo, se van acumulando concentraciones elevadas de las sales que llevaba en disolución y que ascienden por capilaridad pudiendo llegar hasta la 215

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superficie donde se depositan. La salinización hace que disminuya el crecimiento de los cultivos y puede convertir el suelo en improductivo. o Contaminación por compuestos orgánicos sintéticos. Para compensar la pérdida de fertilidad natural, los agricultores utilizan cantidades crecientes de herbicidas para controlar las malezas, y de pesticidas para limitar las plagas de insectos. Parte de estas sustancias son arrastradas por el agua contaminando ríos y lagos cercanos. Presentan además el riesgo de tener un carácter bioacumulativo. o Lluvia acida. Al penetrar en el suelo, produce una alteración de las condiciones de acidez del mismo, siendo mayor en suelos pobres en calcio (ácidos) que tienen una capacidad amortiguadora menor que los básicos.



Degradación física. Es debida fundamentalmente a la pérdida de estructura del suelo por compactación originada por el pisoteo del ganado o el empleo de maquinaria pesada.



Degradación biológica. Se produce por la pérdida de humus al eliminar a los organismos humificadores. 

EROSIÓN DE LOS SUELOS: DESERTIZACIÓN

Cuando el suelo pierde la cubierta vegetal que lo protege y le aporta materia orgánica, queda al descubierto y se vuelve muy vulnerable a la acción de los agentes geológicos externos, lo que produce la perdida de la materia orgánica y de partículas muy finas. La degradación del suelo resulta especialmente alarmante si tenemos en cuenta que su regeneración natural es extremadamente lenta. Cada decenio la Tierra está perdiendo un 7% de su superficie total del suelo cultivable. Factores que Intervienen en la degradación del suelo. El ritmo de la erosión varía mucho de unas regiones a otras dependiendo de diversos factores naturales y de la influencia humana. a) Factores naturales.

o

Climatología. En parte influyen la distribución de temperaturas a lo largo del año y la intensidad y régimen de los vientos dominantes. Pero el factor climatológico fundamental son las precipitaciones y sobre todo su distribución temporal, siendo mucho más dañinas las lluvias torrenciales y esporádicas como ocurre en la zona mediterránea. o Topografía. El aumento de la pendiente facilita la erosión de modo que en las pendientes con inclinación superior al 15% los suelos corren el riesgo de ser eliminados. o Naturaleza del terreno. Los suelos se erosionan más o menos dependiendo de su textura, estructura, composición mineralógica, permeabilidad y contenido en materia orgánica. o Cubierta vegetal. El tapiz vegetal amortigua el impacto de las gotas de lluvia, impide el arrastre de las partículas del suelo por el “atado” de las raíces y frena el deslizamiento del agua por las laderas de modo que la densidad y la naturaleza de la vegetación que cubre un determinado territorio es determinante a la hora de evaluar el riesgo de erosión.

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b) Factores antrópicos. Deforestación. La erosión del suelo aumenta cuando se talan los bosques y la vegetación natural para la implantación de cultivos. o Sobrepastoreo. El exceso de ganado en una región termina agotando las praderas naturales. El suelo se va compactando por el continuo pisoteo, dejando al descubierto la tierra y acelerando la erosión. o Prácticas agrícolas inadecuadas. La erosión se incrementa notablemente al arar (sobre todo si no se hace siguiendo las curvas de nivel) y al remover el terreno para introducir monocultivos, muy productivos a corto plazo pero inestables y con un menor desarrollo radicular que la vegetación natural. o Minería a cielo abierto y obras públicas. Los desmontes para abrir canteras, las minas a cielo abierto, las autopistas, los embalses y otras obras de ingeniería llevan consigo un aumento de la erosión. o Expansión de las áreas metropolitanas. Los primitivos núcleos de población se asentaban en general en zonas próximas a valles y tierras fértiles. Con el aumento actual de la población urbana, gran parte de los mejores suelos que rodeaban los iniciales asentamientos humanos han desaparecido para siempre. o

Consecuencias de la erosión del suelo. 

Colmatación de los embalses. Se produce por un aumento del aporte de sedimentos.  Agravamiento de las inundaciones. La presencia de materiales sólidos aumenta la capacidad erosiva de las aguas, colmatando pantanos y elevando el nivel del cauce por el relleno del mismo.  Deterioro de ecosistemas naturales. Se da tanto en ecosistemas fluviales como costeros por excesivo aporte de sedimentos, que aumentan la turbidez de las aguas y entierran a las formas que viven fijas al sustrato como corales, algas...  Pérdida de suelo cultivable. Es debido al acumulo de arenas y gravas en las vegas fértiles.

Factores que influyen en la erosión del suelo: erosividad y erosionabilidad. La erosión se ve afectada por factores de tipo climático, de relieve, de tipo de suelo y de vegetación, y por los usos humanos (las talas o los incendios aumentan la vulnerabilidad del suelo). Todos estos factores pueden agruparse en dos: erosividad y erosionabilidad. a. Erosividad (R). Es la capacidad potencial de la lluvia para provocar la erosión del suelo. Es función de las características físicas de la lluvia. Se calcula multiplicando la energía cinética de la lluvia por su intensidad máxima durante 30 minutos. Se requiere al menos de datos durante 10 años. b. Erosionabilidad (K). Expresa la influencia de las propiedades físicas y químicas en la erosión de un suelo. Este factor depende del tipo de suelo (estructura y cantidad de materia orgánica), de la pendiente y de la cubierta vegetal. Los valores más utilizados para medirlo son: 217

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La inclinación de la pendiente. Toda pendiente superior al 15 % conlleva riesgo de erosión. A mayor pendiente mayor erosión. Estado de la cubierta vegetal. Amortigua el impacto de la lluvia y frena la escorrentía superficial de modo que la densidad y el tipo de vegetación que cubre una determinada zona son importantes a la hora de evaluar el riesgo de erosión. Naturaleza del terreno. Los suelos se erosionan más o menos dependiendo de su textura, estructura, litología, permeabilidad y contenido en materia orgánica. -

La desertificación en los países mediterráneos y sus repercusiones. Algunos autores diferencian los términos desertización, al que definen como proceso natural de degradación del suelo sin intervención humana, y desertificación, reservado para aquellos casos en los que la degradación de los suelos es consecuencia directa o indirecta de la acción humana. Se admite que la desertificación se produce cuando la productividad agrícola de una región disminuye en un 10% o más. La desertificación es uno de los problemas ambientales más graves del territorio español. Los factores que agravan este proceso son: -

La existencia de muchas regiones de acusado relieve y fuertes pendientes Una climatología caracterizada por las precipitaciones escasas y torrenciales La presencia de tierras arcillosas de difícil drenaje que lo hacen especialmente vulnerable a la erosión y desertificación. Prácticas agrícolas a menudo inadecuadas. La eliminación de la cubierta vegetal. Una desafortunada política forestal que ha sustituido demasiadas veces la vegetación autóctona por cultivos más productivos de pinos y eucaliptos, fácil presa de los incendios forestales.

En las comunidades que bordean la costa mediterránea (Cataluña, País Valenciano, Murcia y Andalucía), donde coincide una topografía con pendientes superiores al 15% y frecuentes tormentas otoñales, se produce el 70% de la erosión de los suelos en España.

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MEDIDAS CORRECTORAS DE LA EROSIÓN DEL SUELO

La prevención de la erosión y el intento de conservar o recuperar los suelos implican diversas actuaciones en función de las variables de una región determinada: pendiente, climatología, naturaleza del terreno y tipo de ocupación del territorio. Casi todos los métodos para controlar la erosión consisten en mantener el suelo cubierto de vegetación. a) Repoblaciones forestales. Las repoblaciones deben seguir criterios conservadores y no de producción de modo que se pase de repoblaciones con especies como eucaliptos y pinos a la recuperación del bosque autóctono (encinas, quejigos, robles, hayas,...). b) Mejora del matorral. El estudio de la vegetación arbustiva y herbácea local, con el fin de favorecer su desarrollo, es fundamental en aquellos lugares donde las condiciones ambientales no permiten el crecimiento de los bosques. c) Tratamientos selvícolas. Consisten en diversas labores para el mantenimiento en buen estado de las masas forestales. Entre ellas destacan las podas, la limpieza del exceso de "malezas", que pueden favorecer los incendios, o la lucha contra las plagas. d) Aterrazamiento de laderas. Si el terreno cultivado presenta una fuerte pendiente, un método muy eficaz y utilizado desde antaño para frenar la erosión es el establecimiento de terrazas o bancales, sujetos generalmente por paredes de piedra y dispuestos a distintos niveles según la pendiente y el tipo de cultivo. 219

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e) Labranza en contornos, en franjas o en pasillos. Al arar una ladera, los surcos deben hacerse siguiendo las curvas de nivel. Así cada surco actuará como un pequeño dique disminuyendo la velocidad a la que discurre el agua de lluvia. Otro método con buenos resultados es el cultivo en pasillos en el que se cultivan corredores horizontales dispuestos entre bandas intercaladas de vegetación arbustiva o arbórea. f)

Restablecimiento de la fertilidad del suelo. Para recuperar los nutrientes del suelo perdidos por la erosión, el lavado o la siega, se puede recurrir a tres tipos de fertilizantes orgánicos: el estiércol, el abono verde (vegetación fresca y verde en crecimiento que es introducida en el suelo al arar) y el compost (fertilizante natural que se obtiene apilando capas de desechos vegetales o residuos orgánicos).

g) Abandono de cultivos en zonas marginales de elevada pendiente para transformarlos en pastizales estables. h) Reforestación e instalación de cortafuegos que impidan la propagación de los incendios. i)

Agricultura y ganadería no abusivas. Esto permite que el suelo mantenga su fertilidad mediante el uso de abonos orgánicos (estiércol), la rotación de cultivos (barbecho), una adecuada carga ganadera,...

j)

Obras de hidrotecnia. En España, el principal agente desertizador es la erosión hídrica, por ello es necesario controlar la circulación del agua disipando mediante pequeñas presas y obras de hidrotecnia la fuerza erosiva de las avenidas, recogiendo los arrastres y regulando los recursos hídricos.

k) Evitar el retroceso de los barrancos. Se consigue mediante la construcción de diques en las cárcavas o de repoblaciones forestales.

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4. RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SUS RESERVAS. Recursos minerales. Recurso y reserva. Recursos energéticos: petróleo, carbón, gas natural. Energía geotérmica. Energía nuclear: origen, tipos y explotación. Impacto de la minería sobre el medio físico, biológico y social. Contaminación térmica y radiactiva. Impactos derivados de la extracción, transporte, tratamiento del combustible fósil y utilización. Conceptos básicos: Ganga, mena, carbonización, turba, hulla, lignito, antracita, migración del petróleo, roca madre, roca almacén, trampa petrolífera, radiactividad, radiactividad natural, fisión nuclear, fusión nuclear, manantiales termales, géiseres. 

RECURSOS MINERALES. RECURSO Y RESERVA

Son recursos naturales no renovables que obtenemos directamente de la Geosfera. La explotación de estos recursos se hace siempre que los materiales extraídos o los productos que con ellos se fabrican resulten rentables. De ahí que la minería dependa de la relación existente entre los beneficios obtenidos y los gastos que supone la ejecución de la explotación y la mano de obra. Este criterio define los minerales y rocas de interés económico. Vamos a definir algunos conceptos básicos. 

Recursos minerales. Son recursos naturales no renovables que obtenemos de la Geosfera. Constituyen una fuente de materia prima indispensable en nuestra sociedad.



Reservas minerales. Son aquellos recursos minerales económicamente explotables con las condiciones tecnológicas y de mercado actuales.

Los recursos se diferencian de las reservas en que éstas son explotables en el momento actual y los recursos pueden no serlo en la actualidad pero sí en el futuro. Vemos por tanto, que la palabra “recurso” designa un concepto geológico, mientras que “reserva” es un concepto económico. 

Yacimientos minerales. Son estructuras geológicas que contienen recursos minerales en una concentración muy superior a la de la corteza terrestre en general y por lo tanto tienen interés económico. Un yacimiento mineral está formado por dos elementos: la mena y la ganga. o

Mena. Es el mineral que presenta interés minero. De ella se extraen metales mediante procesos metalúrgicos. En general, es un término que se refiere a minerales metálicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento de interés.

o

Ganga. Comprende los minerales que acompañan a la mena pero que no presentan interés minero en el momento de la explotación. Conviene resaltar que la diferencia entre ambos es puramente económica: si cambian las condiciones del mercado o las técnicas de extracción, un mineral considerado como ganga, puede convertirse en mena. 221

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Menas, minerales y rocas industriales. Fuentes y usos. Los recursos geológicos son materiales que se extraen de la Tierra para ser aprovechados con diversos fines. Podemos dividirlos en dos grandes grupos, metálicos y no metálicos. A) MENAS METÁLICAS. Se emplean para la obtención de metales y energía (minerales radiactivos). Se extraen de ciertos lugares donde los elementos se encuentran concentrados formando yacimientos. Desde el punto de vista de su explotación, se considera mineral a todo aquel material que contiene algún metal aprovechable en una concentración relativamente alta de forma que su explotación minera resulte rentable. Un metal es un elemento químico capaz de conducir calor y electricidad, y de tener brillo metálico. La explotación de los recursos metálicos se realiza mediante minas, las cuales pueden ser a cielo abierto si se encuentran en la superficie, o subterráneas cuando están a varios metros de profundidad. o

Hierro. Es el segundo metal en abundancia en la corteza. Representa el 95% de los metales consumidos. Se extrae fundamentalmente en minas a cielo abierto a partir de los minerales: hematíes (Fe203), siderita (FeC03) y magnetita (Fe304). Es el metal más usado. Se emplea para la producción de acero y para fabricar una enorme variedad de productos. Mezclándolo con cromo y níquel, se obtiene el acero inoxidable.

o

Aluminio. Es aún más abundante que el hierro en la corteza terrestre. Su importancia ha ido en aumento en los últimos años debido a su gran resistencia, poco peso, alta resistencia a la corrosión y buena conductividad eléctrica. Los depósitos más importantes de aluminio son de carácter residual debido a la gran tendencia a la hidrólisis del ión Al3+, formando depósitos de bauxita. Se forma por procesos de meteorización en climas tropicales donde la alteración química es muy intensa. Se emplea para fabricar latas, cables eléctricos, industria del transporte (coches y aviones) y la construcción (carpintería metálica) ya que es muy resistente y a la vez ligero.

o

Cobre. Se obtiene en minas a cielo abierto a partir de la pirita (FeS2) y de la calcopirita (CuFeS2). Se usa para fabricar latón (aleación de cobre y cinc) y bronce (aleación de cobre y estaño). Por ser buen conductor de la electricidad y ser muy dúctil, se usa para fabricar cables y equipos eléctricos.

o

Plomo. Se extrae de la galena (SPb) en minas subterráneas. Es aprovechado principalmente para la fabricación de pilas y baterías. Una importante cantidad de éste (baterías de automóviles) se recicla, de ahí la decadencia de la minería del plomo en España en los últimos años.

o

Cinc. Se extrae de la blenda (SZn) asociada frecuentemente a la galena. Se emplea para el galvanizado (capa externa que se aplica al hierro para protegerlo de la corrosión), fabricación de latón y otras aleaciones.

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o

Oro. Se halla como elemento natural en forma de granos y pepitas, o concentrado en depósitos que se explotan mediante minas abiertas o subterráneas dependiendo de si se encuentra diseminado en rocas metálicas o en vetas hidrotermales. Se usa en odontología, decoración, joyería y electrónica.

o

Plata. Se encuentra como plata nativa o en minerales sulfurados localizados comúnmente en minas de plomo y cobre (galena argentífera). La mayoría de la plata extraída se emplea en la fabricación de películas fotográficas, en electrónica, para la elaboración de monedas, cubiertos, joyas, soldaduras delicadas...

o

Platino. Se encuentra como metal natural o asociado a depósitos ígneos o hidrotermales. Gracias a su gran poder catalizador se usa en sistemas de purificación de gases de escape de los automóviles.

o

Titanio. La mena más importante es la ilmenita (TiQ2-FeO). Se emplea en la fabricación de naves espaciales, aviones supersónicos, pinturas y prótesis óseas.

o

Uranio. Se extrae a partir de la uraninita (UO2). Se usa en las centrales nucleares por sus propiedades radiactivas (libera gran cantidad de energía a lo largo de mucho tiempo).

o

Cuarzo. De él se elabora el vidrio y, debido a sus propiedades piezoeléctricas, se emplea en electrónica.

B) MENAS NO METÁLICAS.

Incluyen un conjunto muy diverso de sustancias con una amplia gama de aplicaciones, por lo que resultan de gran utilidad económica y son requeridos en grandes cantidades. o

Fluorita (CaF2). Se emplea en la fabricación de pasta dentífrica, teflón, ácido fluorhídrico y acero.

o

Evaporitas. De estas rocas salinas se extraen varios minerales, fundamentalmente balita (CINa). Sirven para conservar la comida (salazones), evitar la formación de hielo en las carreteras, obtener sal de mesa, ácido clorhídrico, sales de sodio, jabón,...

o

Azufre. Sus depósitos caracterizados por su color amarillo brillante. Se encuentran normalmente en la superficie de estratos salinos y en algunos volcanes. Se usan en la agricultura como fertilizantes, fungicidas y para fabricar ácido sulfúrico, cerillas, insecticidas, pólvora y productos farmacéuticos.

o

Boratos. Se presentan en algunas evaporitas. De ellos se obtienen fibra de vidrio, productos de limpieza, productos cerámicos, aplicaciones agrícolas, esmaltes y vidriados cerámicos.

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o

Granate. Es usado como abrasivo para eliminación de óxidos sobre superficies metálicas, decapado, revestimientos abrasivos, filtrado de aguas, corte por chorro de agua, y pulido.

o

Arcillas (bentonita, caolín, mica, talco...). Se emplean en la fabricación de materiales cerámicos (porcelana, ladrillos, tejas, gres, loza sanitaria o de mesa, electrocerámica,...), refractarios (aislantes térmicos), arenas de moldeo, cementos, productos químicos y farmacéuticos, papel, caucho, pinturas, absorbentes,...

C) ROCAS DE CONSTRUCCIÓN. Se dividen en dos grupos: ornamentales e industriales. o

Rocas ornamentales. Destinadas al revestimiento exterior o interior de edificios y a trabajos artísticos. Son rocas que pueden ser cortadas y pulidas. Destacan: mármol, granito, pizarra, calizas,...

o

Rocas industriales. Son rocas extraídas para su transformación o manipulación industrial.

o

Piedra triturada o rocalla. Se emplea en las vías del ferrocarril, para el firme de las carreteras, como agregado para el hormigón, para elaborar pavimentos de terrazo,...

o

Arena y grava (áridos). Empleadas como materiales de construcción y pavimentación, como mortero y hormigón armado, suelos asfálticos, invernaderos y pistas de asiento de calzadas,... Las fuentes se hallan en depósitos fluviales (graveras) así como en playas y dunas. Entre las aplicaciones especializadas de ciertas arenas destacan: las arenas de vaciado, para la fundición de metales; la arena de sílice, para la fabricación de vidrio y la arena filtrante, para filtración en suministros de agua.

o

Yeso. Resulta de la calcinación de la roca, deshidratándola y convirtiéndola en un polvo blanco que se mezcla con agua y se emplea como argamasa. Se utiliza para elaborar cartón de yeso, yeso para enlucido y como retardador en el cemento portland (el cemento, es una mezcla de caliza y arcilla que se somete a una temperatura de 1.400 °C para que pierda agua y C02 y posteriormente se tritura. Al añadirle de nuevo agua, se endurece y da cohesión a los materiales de construcción).

o

Cal. El óxido de calcio (CaO), obtenido por calcinación de la caliza, encuentra aplicación en argamasa, en operaciones de fundición, en la industria papelera, para elaborar carbonato de sodio y glicerina, para ajustar el pH y suavizar el agua potable, para el almacenamiento de frutas y vegetales frescos (se colocan en las cámaras de refrigeración bolsas de cal hidratada para absorber el dióxido de carbono que exudan las frutas y vegetales),...

o

Fosforitas. Son rocas orgánicas formadas por acumulación y alteración de restos de organismos marinos. De ellas se obtienen fósforo y abonos.

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

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Asfalto. Hay asfalto natural, pero la mayor parte del empleado procede del refinamiento del petróleo. Se utiliza en pavimentación y como impermeabilizante.

RECURSOS ENERGÉTICOS: CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL

Los llamados combustibles fósiles aportan la mayor parte de la energía que consumimos (78%) debido a su elevado poder calorífico que procede de la elevada concentración de carbono e hidrocarburos que contienen. 

EL CARBÓN

Es una roca orgánica sedimentaria resultante de la transformación anaerobia de restos vegetales acumulados en el fondo de zonas pantanosas, lagunas o deltas. Estos microorganismos provocan la descomposición de la lignina y la celulosa, que se enriquecen progresivamente en carbono (carbonización) y en otros subproductos como CH4, S y C02. Para que este proceso sea posible, es necesario un rápido enterramiento que evite la degradación aerobia de los restos vegetales. Habitualmente, los estratos de carbón quedan enterrados bajo otros arcillosos que impermeabilizan el terreno y que posteriormente se transformarán en pizarra. Aunque en el periodo Cuaternario se materializaron los yacimientos de carbón, en realidad su formación se remonta al Devónico, consolidándose en abundancia durante el Carbonífero, durante el cual alcanzaron gran desarrollo los helechos y las primeras gimnospermas.

Los diferentes tipos de carbón se clasifican según su contenido de carbono. - Turba. Tiene un bajo contenido de carbono (<50%) y un alto índice de humedad. - Lignito. Es el carbón de peor calidad. Tiene un contenido de carbono del 60%.

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- Hulla. Tiene sobre un 80% de carbono. - Antracita. Es el carbón con mayor contenido en carbono (90%) y el máximo poder calorífico. La presión

y el calor adicionales pueden transformar el carbón en grafito, que es prácticamente carbono puro.

Dependiendo de la profundidad del yacimiento, el carbón se puede extraer mediante minas o explotaciones a cielo abierto y mediante minas subterráneas. -

Explotaciones a cielo abierto. Son económicas, pero su impacto ambiental y paisajístico es mayor afectando a grandes extensiones de terreno.

-

Explotaciones subterráneas. Se perforan minas, lo que aumenta los costes económicos y sociales ya que se incrementan los riesgos (colapso de las galerías, explosiones de gas grisú...) y provocan además muchas enfermedades como la silicosis. Por otro lado, las minas subterráneas generan grandes escombreras formadas por estériles que ocupan mucho terreno. Los estériles producen un gran impacto paisajístico, contaminación del aire por la producción de grandes nubes de polvo y contaminación de las aguas superficiales y subterráneas por lixiviados.

Aprovechamiento del carbón. El principal uso del carbón es su combustión en las centrales térmicas para producir electricidad (el 30% de la energía eléctrica mundial proviene de esta fuente). El calor resultante de dicha combustión se utiliza para obtener vapor de agua que hará girar unas turbinas, las cuales moverán unos alternadores que transformarán la energía mecánica en eléctrica. Actualmente es imposible eliminar las centrales térmicas, pero se están realizando esfuerzos para minimizar sus múltiples impactos. Por una parte, se procesa el combustible machacándolo y lavándolo para eliminar la mayor cantidad de azufre posible. Con este fin existen diseños de centrales térmicas más eficientes, que eliminan los componentes sulfurados antes de la combustión.

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EL PETRÓELO

Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos (gas natural), líquidos (petróleo crudo) y semisólidos (asfalto), originado a partir de restos orgánicos. El petróleo, por su carácter fluido, se encuentra rellenando los poros de las rocas sedimentarias. Se formó por la muerte masiva del plancton marino debido a cambios bruscos de temperatura o salinidad del agua, en un proceso con tres etapas fundamentales: a) Acumulación. Los restos orgánicos que forman el petróleo proceden del fitoplancton que vive en aguas superficiales, fundamentalmente en zonas deltaicas donde las aguas son más ricas en nutrientes. Ahí se depositan junto a sedimentos arcillosos, zooplancton y restos animales y vegetales bentónicos. b) Enterramiento. Conforme muere el fitoplancton, empieza a caer al fondo. En su descenso gran parte de los restos se destruyen, tan solo una pequeña proporción alcanza el fondo. Esta acumulación se ve facilitada cuando en el fondo nos encontramos unas condiciones anaeróbicas que dificultan la oxidación de la materia orgánica. Los sedimentos de color oscuro, grano fino y ricos en restos orgánicos son la fuente del futuro petróleo.

c) Maduración. En los primeros metros de enterramiento, los restos se ven sometidos al ataque de bacterias anaerobias que provocan la liberación de metano. Conforme aumenta la profundidad, la acción combinada de la presión, temperatura y tiempo, da lugar a una serie de reacciones que transforman los restos orgánicos en kerógeno, un polímero orgánico, sólido, rico en carbono e hidrógeno que se forma a unos centenares de metros. Al aumentar las condiciones de presión y temperatura, el kerógeno comienza a descomponerse, destilando gotitas de petróleo (crudo) que quedan atrapadas en los poros de la roca madre. Si sigue aumentando la profundidad del enterramiento, el kerógeno y las gotas de crudo empiezan a transformarse en gas natural.

Yacimientos de petróleo.

Para que un yacimiento sea rentable, es necesario que el petróleo se forme y acumule. Para ello, es imprescindible que confluyan circunstancias geológicas peculiares: 1) Migración primaria. El kerógeno puede generar petróleo si la roca se entierra a una profundidad y temperatura adecuadas. Esta roca de grano fino y color oscuro, impregnada ahora de gotitas microscópicas de petróleo diseminadas, recibe el nombre de roca madre. Durante el enterramiento, la presión tiende a “exprimir” la roca madre, lo que provoca la expulsión de parte del petróleo, que abandona la roca en un movimiento muy lento denominado migración primaria. 2) Roca almacén. Son rocas sedimentarias (areniscas, calizas fracturadas,...) cuyos poros amplios e interconectados permiten una fácil circulación de los fluidos. Si en las proximidades de la roca madre existe alguna roca almacén, el petróleo expulsado de aquélla se acabará acumulando en ésta.

3) Roca sello. Impide que el petróleo llegue a la superficie y se volatilice. Debido a su baja densidad (inferior a la del agua), el petróleo presente en la roca almacén tiende a desplazarse por su interior en un movimiento ascendente (migración secundaria). Si por encima de la roca almacén no existe ninguna roca impermeable que impida el ascenso del petróleo, éste puede llegar a alcanzar la superficie terrestre. Al llegar al exterior, el petróleo se oxida y se volatiliza, dejando como residuo una masa de asfalto. Por tanto, para

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encontrar un yacimiento de petróleo es necesario que exista una roca impermeable o roca sello que impida su ascenso y destrucción.

En determinadas situaciones geológicas, el petróleo presente en el techo de la roca almacén puede continuar su migración secundaria por ésta, ascendiendo hasta que alcanza una estructura denominada trampa petrolífera. Las trampas poseen una morfología convexa y están limitadas por una roca sello que impide que el ascenso prosiga, por lo que el petróleo se va acumulando progresivamente en la trampa. Así pues, ésta recoge, en una superficie relativamente pequeña, un volumen de petróleo generado en una superficie mucho mayor, lo que hace posible su explotación. Dentro de una trampa, los fluidos se disponen, de abajo a arriba, de acuerdo con su densidad: agua, petróleo y gas. Existen diferentes tipos de estructuras geológicas que pueden actuar como trampas de petróleo, pero la más frecuente, y la más buscada es la trampa anticlinal. Si el volumen de petróleo acumulado en una trampa hace rentable su explotación, se procede a su extracción mediante sondeos. USOS

VENTAJAS

Recurso no renovable.

Lubricantes. Fácil extracción. Plásticos. Pesticidas. Pinturas.

INCONVENIENTES

Costes sociales mínimos. Elevado poder calorífico.

Graves impactos en la extracción y el transporte. Su uso incrementa en la atmósfera los niveles de C02, NOx, SO2 y partículas en suspensión.

Combustibles.  EL GAS NATURAL Procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Está compuesto por una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables. Su origen es el mismo que el del petróleo pero en condiciones de presión y temperatura más elevadas. Hace años, el gas natural que aparecía en los yacimientos petrolíferos se quemaba a la salida del pozo como un residuo más. Sin embargo, la necesidad de encontrar nuevas fuentes energéticas y el descubrimiento de yacimientos con enormes reservas de gas natural hicieron buscar soluciones al problema de su almacenamiento y transporte. 228

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Su extracción es muy sencilla pues, debido a la presión ejercida por los sedimentos que lo cobijan, el gas fluye por sí solo, por lo que su explotación resulta muy económica. Su transporte terrestre se realiza mediante gasoductos y, para conducirlo de un país a otro, se licúa sometiéndolo a temperaturas de ~160°C. Una vez licuado, se transporta en barcos hasta el país importador, donde se regasifica y distribuye por gasoductos que, aunque requieren una fuerte inversión, son muy sencillos y de bajo riesgo. Usos Calefacciones.

VENTAJAS Fácil extracción.

INCONVENIENTES Recurso no renovable.

Cocinas.

Fácil transporte (gaseoductos) Poder calorífico mayor que el carbón y el petróleo.

El transporte origina graves impactos.

Generación de energía eléctrica en centrales térmicas. 

Es el combustible fósil menos contaminante. ENERGÍA GEOTÉRMICA.

Su uso incrementa en la atmósfera los niveles de NOx y C02. En caso de accidente se vierte a la atmósfera CH4, gas de efecto invernadero.

Es la energía derivada del calor almacenado en el interior de la Tierra que se transmite por conducción a través de los materiales del subsuelo, llegando hasta la superficie donde se libera.

o

Yacimientos húmedos. Están asociados a zonas con elevado gradiente geotérmico lo que permite que el agua del subsuelo alcance su punto de ebullición a muy poca profundidad. El vapor de agua a presión puede ser llevado directamente hasta una central termoeléctrica en la que el vapor a presión se hace pasar por una turbina conectada a un generador. Una vez que el vapor ha pasado por la turbina, se vuelve a inyectar en el subsuelo mediante un circuito cerrado.

o Yacimientos secos. En ellos, la energía geotérmica se obtiene a partir de rocas profundas con temperaturas superiores a 300°C. Para ello, se fractura la roca mediante explosiones subterráneas y se inyecta agua fría, recuperándola después caliente, incluso en forma de vapor, para ser utilizada en la producción de energía eléctrica. En España, Canarias presenta un elevado número de yacimientos, pero es Murcia la comunidad que más aprovecha este tipo de energía para climatizar piscinas y obtener agua caliente para la calefacción de los balnearios. Dos de las manifestaciones más llamativas de la energía geotérmica son los manantiales termales y los géiseres. Los manantiales o fuentes hidrotermales son grietas en la superficie de nuestro planeta por las que fluye agua caliente. Se encuentran en lugares con vulcanismo activo donde el magma está relativamente cerca de la superficie. Las zonas con manantiales hidrotermales son abundantes (ver mapa de riesgo volcánico) y su uso suele ser turístico. Un geiser (del islandés geyser=surtidor) es un gran y violento chorro de gases y agua hirviendo que se da en regiones con vulcanismo atenuado. Suelen aparecer tras una erupción volcánica, cuando las aguas subterráneas entran en contacto con el magma en ascenso, el agua se calienta rápidamente aumentando de 229

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volumen acumulando presión, el vapor asciende por las grietas y alcanza la superficie de forma violenta produciendo chorros de hasta 50 metros de altura. El acuífero es rellenado por las aguas cercanas y se repite el proceso cada cierto tiempo. Son fenómenos raros que solo se producen en algunos puntos del planeta y que suelen estar protegidos dentro de parques naturales como el de Yellowstone (Wyoming – Estados Unidos) que cuenta con cientos de fuentes termales y más de 500 geíseres. En España destacan los situados en el Parque Nacional de Timanfaya (Lanzarote). Su uso es eminentemente turístico.

Usos de la energía geotérmica.

USOS

VENTAJAS

INCOVENIENTES

Balnearios: Aguas termales que tienen aplicaciones para la salud. Calefacción y agua caliente. Generación de electricidad. Extracción de minerales: Se obtienen de los manantiales azufre, sal común, amoniaco, metano y ácido sulfhídrico. Agricultura y acuicultura: Para invernaderos y piscifactorías.

Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

Emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoniaco,...



Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón,...

Contaminación térmica. No se puede transportar.

ENERGÍA NUCLEAR: ORIGEN, TIPOS Y EXPLOTACIÓN

Es la energía procedente de las reacciones nucleares y constituye la fuente de energía más polémica. En los años cincuenta la energía nuclear prometía producir electricidad "a un coste tan bajo que no merecería la pena medirlo". ¿Qué ha pasado con todo esto? Los enormes costes de construcción y mantenimiento de las centrales nucleares, los frecuentes fallos y paradas de los reactores, la sobreestimación de la demanda 230

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eléctrica, una mala gestión, los accidentes y los residuos radiactivos la han convertido en una fuente de energía controvertida. Se define la radiactividad como la propiedad que presentan algunos isótopos inestables (los isótopos son los átomos de un mismo elemento cuyos núcleos tienen cantidad diferentes de electrones y por tanto diferente masa), denominados radiactivos, de descomponerse espontáneamente en otros más estables mediante la emisión de partículas (α, β y γ) que en su conjunto se las denomina radiaciones ionizantes. Estas transformaciones que sufren los elementos radiactivos se denominan desintegraciones radiactivas, parten un elemento padre y concluyen en el elemento hijo. Las radiaciones ionizantes tienen la propiedad de “arrancar” electrones de la materia que atraviesan lo que producen efectos biológicos inmediatos como las mutaciones producidas al atravesar la molécula de ADN, el efecto más conocido es el cáncer y las malformaciones en tejidos en crecimiento aunque la mayoría ocurren mucho tiempo después de que la actividad radiactiva haya cesado por lo que se hace difícil establecer una relación clara entre estas enfermedades y la radiación emitida. La radiactividad natural está compuesta por las radiaciones ionizantes presentes en el medio sin intervención humana, procedentes de la radiación cósmica, de las sustancias radiactivas presentes en la corteza terrestre, del radón y de los isótopos radiactivos presentes en el propio organismo. La radiactividad artificial o inducida es la manifestada por radioisótopos producidos en transformaciones artificiales. La radiactividad se produce al bombardear ciertos núcleos estables con partículas apropiadas, la energía de estas partículas penetrará en el núcleo transformándolo, en caso de que el nuevo núcleo sea inestable se desintegrará radiactivamente. 

Fisión nuclear.

Es aquella reacción en la que núcleos de átomos pesados, al capturar un neutrón incidente, se dividen en dos núcleos de átomos más ligeros. Además, se emiten neutrones que, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos, que generarán más neutrones, originando así una reacción en cadena. Estas reacciones desprenden gran cantidad de energía. Para controlar la velocidad de reacción, se introduce un moderador entre el combustible nuclear, que absorberá los neutrones emitidos, "enfriando" así la reacción. Como moderador se emplea agua en un 75% de los reactores, grafito sólido o agua pesada (deuterio). Entre las aplicaciones más conocidas de la radiactividad destacan las utilizadas en medicina como las técnicas de diagnóstico por imagen (radiografías) y el tratamiento contra el cáncer (radioterapia). En agricultura se inducen mutaciones en los cultivos para hacerlos más resistentes y productivos, en la minería se hace reaccionar el mineral con una fuente

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radiactiva que pone de manifiesto la presencia del metal buscado. El calor producido en los reactores de fisión es utilizado en instalaciones especiales denominadas centrales nucleares para evaporar agua y generar electricidad a través de una turbina de vapor. Existen diversos tipos de reactores y de centrales que difieren en los sistemas de control y refrigeración del núcleo que utilizan siendo el más común el refrigerado por agua. Una central nuclear tipo consta de varios circuitos independientes entre sí de forma que se disminuyan las posibilidades de que la radiactividad salga fuera del reactor.

o

Circuito primario. Está en contacto con el material radiactivo, confinado dentro de la vasija principal del reactor. El agua de este circuito nunca abandona el mismo, reciclándose constantemente.

o

Circuito secundario. Enfría al primario, originando vapor que impulsará unas turbinas. Éstas a su vez moverán unas dínamos que producirán energía eléctrica.

o

Circuito terciario. Está destinado a licuar el vapor producido en el secundario, cuya agua entra y sale de un depósito, un río o el mar.

Aunque en teoría no presente ningún tipo de contaminación radiactiva, una central nuclear puede provocar impactos al afectar al microclima de la zona haciéndolo más cálido y húmedo. Además, el agua de refrigeración origina una contaminación térmica de los ríos donde va a parar, pudiendo alterar los ecosistemas colindantes.

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Fusión nuclear.

En estas reacciones, dos núcleos muy ligeros se unen para dar origen a otro más pesado y estable, liberándose en dicho proceso una enorme cantidad de energía (es el mecanismo que proporciona energía al Sol y a las 232

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estrellas). Para que esta reacción pueda ocurrir, los núcleos iniciales tienen que vencer a las fuerzas electrostáticas de repulsión, normalmente, mediante la intervención de energía térmica. Estas reacciones se producen en reactores de fusión y son una fuente de energía barata, ya que el combustible (H) es renovable y muy abundante en el agua. El principal problema es alcanzar las elevadísimas temperaturas que se necesitan para conseguir la fusión nuclear controlada. Los aspectos teóricos del proceso se encuentran mucho más avanzados que los aspectos prácticos, ya que no existen aún diseños de reactores nucleares utilizables comercialmente pues todavía se está en una etapa de investigación básica. 

IMPACTOS DE LA MINERÍA SOBRE EL MEDIO FÍSICO, BIOLÓGICO Y SOCIAL

Las explotaciones mineras han descendido notablemente debido a la introducción de materias primas más rentables. Es el caso de las tuberías de plomo que han sido sustituidas por el PVC, o la sustitución del cobre como conductor eléctrico por el aluminio,... Esto ha provocado el abandono casi total, al menos en España, de la minería subterránea. Actualmente, las explotaciones mineras son a cielo abierto. La legislación actual obliga a realizar una evaluación de impacto ambiental para valorar la viabilidad del proyecto, un plan de explotación para ocasionar el menor deterioro ambiental posible y un plan de restauración de manera que, una vez abandonada la explotación, el entorno se pueda recuperar. Impactos sobre la atmósfera.

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Partículas sólidas. Se generan en las labores de excavación, en las voladuras y en el transporte de menas y estériles (parte del subsuelo que no contiene material explotable) fundamentalmente. Solamente son molestas para personas con problemas respiratorios y para la vegetación. Para paliar este impacto, se debe mantener la zona ligeramente húmeda y proceder a una revegetación rápida de las zonas una vez que se abandonan las actividades mineras.

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Gases. Generalmente compuestos de azufre que son más frecuentes en las explotaciones una vez abandonadas.

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Ruidos. Son debidos a las voladuras, maquinaria pesada,... Los que más sufren sus efectos son los propios trabajadores, ya que la lejanía de las minas con respecto a los núcleos de población, hace que estos ruidos sean imperceptibles o que lleguen muy amortiguados por la distancia.

Impactos sobre las aguas.

Las actividades mineras llevan consigo una modificación de los cauces fluviales. Producen importantes cambios en el balance entre infiltración y escorrentía debido a la modificación del suelo y la vegetación, lo que incrementa la capacidad erosiva. Esta es la causa de que los paisajes aparezcan descamados y con una morfogénesis específica. 233

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La necesidad de utilizar el agua para su uso en las labores de procesamiento de minerales, supresión de polvo en suspensión, agua potable,... puede entrar en competencia con otros sectores de la sociedad pudiendo incidir negativamente en el suministro del agua a pueblos y en la disminución del nivel de los acuíferos. Esto origina la disminución del caudal de ríos y arroyos que puede llegar a dañar la flora y fauna locales. Las escombreras y balsas de lodos son peligrosos focos de contaminación para las aguas superficiales y subterráneas, produciéndose pérdida de su calidad por procesos de salinización, alcalinización, incremento de la turbidez, concentraciones anómalas de metales pesados, Al, As, S,... Impactos sobre el suelo.

Se producen como consecuencia de la eliminación o modificación del suelo para la explotación. Sus características más notables las siguientes: a) Textura desequilibrada. Las operaciones mineras, generalmente, producen una selección en el tamaño de las partículas, quedando sólo materiales gruesos a veces sin apenas fracción menor de 2 mm. b) Aumento de la acidez. Esto hace que el medio no sea apto para el desarrollo de los organismos, y por ello muy difícilmente edafizable. c) Escasez de nutrientes y alteración de los ciclos biogeoquímicos. Dado que la actividad biológica está muy reducida, se presentan fuertes carencias de los elementos biogénicos: C, N y P. d) Dificultad de enraizamiento de la vegetación. Como consecuencia de la extrema delgadez del suelo y de su movilidad, las raíces solo pueden desarrollarse en la fina capa superficial, lo que hace muy difícil la colonización de estas zonas por parte de las plantas. e) Contaminación por escapes en las balsas de lodos y lixiviados en las escombreras, vertidos de aceites, etc.

Impactos sobre la flora y la fauna.

Los impactos más importantes son debidos a la eliminación o alteración del hábitat de muchas especies, la ruptura de las cadenas tróficas, así como la introducción de sustancias nocivas en la biosfera. Otros efectos son consecuencia de la eliminación del suelo o de la eliminación de la cubierta vegetal y de la fauna.

Impactos sobre el paisaje.

Son debidos a la modificación de las formas naturales del terreno. Aparecen pendientes muy pronunciadas, a veces con paredes verticales. También la cobertera vegetal puede sufrir una profunda transformación e incluso llegar a desaparecer.

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Cambio de coloración. Frecuentemente tiende hacia tonos más rojizos, causados por una oxidación más intensa de la que presentan los suelos de la zona sin alterar. Extracción de estériles. Obliga a su acumulación en escombreras, con la correspondiente ocupación de terrenos que afean el paisaje. Estos materiales son inestables por su falta de cohesión, lo que les expone fácilmente a la erosión y arrastre por las aguas y por el viento. Socavones, subsidencias y colapsos. En la minería a cielo abierto se forman grandes socavones que originan la destrucción de la cubierta vegetal. En la minería subterránea los riesgos más frecuentes están asociados a la aparición de subsidencias y colapsos.

Impactos sobre el ambiente sociocultural.

El desarrollo de la actividad minera provoca un flujo de trabajadores con sus familias hacia áreas que, a menudo, estaban escasamente pobladas. Esto es seguido por el desarrollo de empresas e instalaciones auxiliares que generan un aumento en la actividad económica y demanda de todos los recursos. Esto con frecuencia es considerado como algo positivo. Algunos de los impactos potencialmente negativos más comunes son:

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Aumento de tránsito por caminos locales, congestión, accidentes,... Inflación respecto de costos de bienes, trabajo, propiedad, e impuestos. Incremento en los costos del agua. Impactos potencialmente negativos sobre el turismo.

Corrección de impactos asociados a la minería La normativa española sobre explotaciones mineras contempla los proyectos de restauración de las zonas afectadas por estas actividades. La definición del término restauración, en sentido estricto, implica que serán reproducidas las condiciones anteriores a la explotación después de que ésta concluya. Debe incluir, por tanto, todos los aspectos del medio ambiente y seguir un plan de acción que integre estudios y actuaciones en distintas disciplinas (botánica, edafología, hidrología, geología,...). Además, debe comenzar lo más pronto posible y estar integrado en el plan de operaciones mineras para conseguir el mínimo coste y el máximo éxito. Así, un plan de restauración deberá incluir cuatro aspectos básicos: Definición de los usos del suelo posteriores a la explotación. Existe un amplio rango de posibilidades (agrícola, forestal, industrial, recreativos, refugio ecológico,...). Plan de gestión de los residuos mineros. Se realiza a fin de evitar la contaminación del suelo y cumplir los requisitos de la calidad del agua como el mantenimiento de las balsas de acumulación de lodos. Diseño adecuado de los sistemas de drenaje y de las medidas para el control de la erosión. Intervenciones para mantener o restablecer la vegetación. Dado que muchos valores son perdidos o alterados irreversiblemente, la restauración completa es prácticamente imposible. Por eso se emplean más frecuentemente términos como recuperación o rehabilitación. -

La recuperación implica conseguir en la zona degradada, después del fin de la explotación, una composición y densidad de organismos aproximadamente igual que la que había originalmente. En los casos en los que el 235

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impacto sufrido fuese más grave, se acepta que el lugar se haga habitable, al menos, para otros organismos cercanos a los originales (que ocupen el mismo nicho ecológico). La rehabilitación consiste en hacer que el área alterada consiga una forma y una productividad de acuerdo con un plan de usos elaborado previamente y concordante con los valores estéticos del área circundante. Esto permite un uso de la tierra diferente al que se daba antes de la iniciarse la explotación minera. La rehabilitación implica que los posibles usos de la tierra han sido estudiados, así como que el uso elegido es ecológicamente estable y con un alto valor para la sociedad.

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CONTAMINACIÓN TÉRMICA Y RADIACTIVA

o

Contaminación térmica. El aumento de la temperatura se debe a la liberación al medio del calor absorbido por los sistemas de refrigeración. Las centrales nucleares vierten grandes caudales de agua caliente que van a parar a los ríos y embalses. Los efectos son: cambios en el microclima de la zona, que se torna más cálido y húmedo, y la consiguiente alteración de los ecosistemas. Actualmente no se dispone de medidas realmente eficaces para evitar este problema que en el caso de las centrales nucleares es más frecuente que la contaminación radiactiva.

o Contaminación radiactiva. Está causada por la emisión de partículas (α y β) o radiaciones ionizantes (rayos X o γ). Las radiaciones tienen mayor capacidad de penetración y, por tanto, son más peligrosas que las partículas. Las de menor penetración son las partículas “α”, pero también resultan muy dañinas si acceden al interior del organismo por inhalación o ingestión. Sus efectos perjudiciales derivan de su poder ionizante, por lo que alteran diversos procesos biológicos y son causa de mutaciones. La intensidad de los daños provocados depende del tipo de radiación, de la cantidad de energía absorbida y de la parte del cuerpo afectada.

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La contaminación radiactiva se puede producir en los siguientes procesos de: A. Extracción del mineral y su procesamiento en la mina. Esto origina la dispersión en el medio de minerales y elementos radiactivos. B. Transporte de productos radiactivos. El tráfico es considerable debido a la dispersión geográfica de las instalaciones: Minas —»Plantas de enriquecimiento —> Fábricas de combustible —> Centrales nucleares —> Centros de almacenamiento de residuos. C. Funcionamiento de las diversas instalaciones radiactivas, especialmente las centrales nucleares. D. Almacenamiento de residuos radiactivos. Son los llamados cementerios nucleares. Tratamiento de residuos radiactivos.

El uso de los combustibles nucleares utilizados en los reactores de las centrales nucleares origina residuos radiactivos (RTR) capaces de emitir partículas o radiaciones ionizantes en concentraciones superiores a las permitidas. De hecho, la acumulación de residuos radiactivos es el principal problema derivado de la utilización de la energía nuclear. La gestión de los residuos radiactivos comprende los siguientes aspectos fundamentales:

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Inmovilización. Consiste en la inclusión de los residuos en matrices (cemento, vidrio,...). Estos materiales deben presentar una gran estabilidad química y térmica, ser fáciles de manipular y ser capaces de admitir cantidades elevadas de residuos.  Confinamiento. Se realiza en cementerios nucleares, lugares con barreras apropiadas para evitar el retomo de los radioisótopos al medio antes de que su actividad haya alcanzado el nivel natural de radiación.  Almacenamiento Geológico Profundo (AGP). Los residuos se ubican en formaciones geológicas continentales. Con esto se pretende crear una especie de “caja fuerte” donde queden encerrados los RR durante unos 100.000 años, que es el tiempo necesario para su degradación hasta el nivel natural de radiación. Para ello, las zonas en cuestión han de presentar las siguientes características:

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Áreas con nula actividad tectónica (fallas, actividad sísmica, vulcanismo,...). Su gradiente geotérmico no ha de ser superior al normal. No debe haber aguas subterráneas en la zona. Mínima fracturación. Menos de 5% de pendiente, pero más de 0% para impedir la acumulación superficial de agua. Alto espesor de materiales arcillosos. Gran distancia de los acuíferos. Zonas con mínimas operaciones de perforación de pozos y actividades mineras.

Así se contempla su emplazamiento en macizos graníticos, domos salinos profundos (antiguas minas de sal) o cenizas volcánicas consolidadas. 

IMPACTOS DERIVADOS DE LA EXTRACCIÓN, TRANSPORTE Y TRATAMIENTO DEL COMBUSTIBLE FÓSIL Y SU UTILIZACIÓN

a) Impactos en la atmósfera. La contaminación atmosférica está ocasionada por las sustancias que se liberan en la combustión y los residuos que se generan. Destacan:

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o Cenizas y partículas en suspensión. o Metales pesados. Algunos compuestos del plomo (tetraetilo y tetrametilo de plomo) son usados como aditivos antidetonantes en los motores de gasolina sin catalizador. o Productos de la combustión del carbono (CO, C02 y CH4). El CO se forma cuando la combustión no es completa, lo que sucede generalmente en los motores de gasolina. Es altamente tóxico ya que es 210 veces más afín que el oxígeno a la hemoglobina de la sangre, y además el compuesto que se forma es muy estable (carbomonoxihemoglobina). Con agua reacciona formando diversos compuestos: metanol, metano... Por su parte, C02 y CH4 son gases con efecto invernadero. o Óxidos de azufre y de nitrógeno. Son el resultado de la oxidación de los compuestos sulfurados y nitrogenados de carbón y petróleo. Estos gases provocan lluvia acida.

b) Impactos en la Hidrosfera. (Ya tratados en el tema de Hidrosfera) c) Impactos en la Biosfera. Caben destacar las mareas negras asociadas a accidentes en el transporte del petróleo, la lluvia ácida provocada por los gases como el S02, el incremento de efecto invernadero provocado por los gases emitidos en los procesos de combustión (C02 y CH4), y la destrucción de la capa de ozono por la acción de los NOx emitidos.

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