¿Qué es el ciclo del agua?
Qué es el ciclo del agua? Fácilmente puedo contestar que...soy "yo"! El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra esta siempre en movimiento y constantemente cambiando de estado, desde líquido, a vapor, a hielo, y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por billones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él; la Tierra sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.
Un breve resumen del ciclo del agua
El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico, pero para esta explicación asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual se evapora hacia el aire como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve, y se acumula en capas de hielo y en los glaciares, los cuales pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo y a veces provoca inundaciones. La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra, donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se acumula y almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca subsuperficial saturada), los cuales almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se "scierra"...y comienza nuevamente.
Etapas del ciclo del agua
El U.S. Geological Survey (USGS) ha identificado en el ciclo del agua 15 componentes:
Agua en los océanos
El océano es un depósito del agua
La cantidad de agua
que es "almacenada" en los océanos por largos períodos de tiempo, es mucho mayor a la que actualmente se encuentra en movimiento en el ciclo del agua. Se estima que, de los 1.386.000.000 kilómetros cúbicos (332.500.000 millas cúbicas) que hay de agua en la Tierra, alrededor de 1.338.000.000 kilómetros cúbicos (321.000.000 millas cúbicas) son almacenados en los océanos. Esto es, alrededor de un 96.5%. También se estima, que los océanos proveen de un 90% del agua que se evapora hacia la atmósfera.
Durante los períodos de clima más frío, se forman grandes capas de hielo y glaciares, en la medida que una mayor cantidad de agua se acumula en forma de hielo, menor será el agua disponible en las otras componentes del ciclo. Lo contrario sucede durante los períodos más cálidos. Durante las últimas glaciaciones, los glaciares cubrieron casi un tercio de la superficie terrestre, y los océanos eran aproximadamente 400 pies (120 metros) más bajos de lo que son hoy día. Alrededor de 3 millones de años atrás, cuando la Tierra era más cálida, los océanos podrían haber estado 165 pies (50 metros) por encima del nivel medio actual.
Océanos en movimiento
Existen corrientes en los océanos que mueven grandes masas de agua alrededor de la Tierra. Estos movimientos tienen una gran influencia en el ciclo del agua y el clima. La Corriente del Golfo, es una conocida corriente cálida del Océano Atlántico, que mueve agua desde el Golfo de México a través del Océano Atlántico, hacia Gran Bretaña. A una velocidad de 97 kilómetros (60 millas) por día, la Corriente del Golfo mueve 100 veces más agua que todos los ríos sobre la Tierra. Proveniente de climas más cálidos, la Corriente del Golfo mueve agua cálida hacia el Atlántico Norte, lo cual afecta el clima de algunas áreas, por ejemplo, el Oeste de Inglaterra.
Evaporación: El agua cambia de estado líquido a gaseoso, o vapor
La evaporación y porque sucede
La evaporación es el principal proceso mediante el cual, el agua cambia de estado líquido a gaseoso. La evaporación es el proceso por la cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera, en forma de vapor, regresando al ciclo del agua. Diversos estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor del 90% de humedad a la atmósfera vía evaporación; el restante 10% proviene de la transpiración de las plantas.
El calor (energía) es necesario para que ocurra la evaporación. La energía es utilizada para romper los enlaces que mantienen unidas a las moléculas de agua, es por esto, que el agua se evapora más fácilmente en el punto de ebullición (100 ºC, 212 ºF), pero se evapora más lentamente en el punto de congelamiento. Cuando la humedad relativa del aire es del 100 por ciento, que es el punto de saturación, la evaporación no puede continuar ocurriendo. El proceso de evaporación toma calor del ambiente, motivo por el cual, el agua que se evapora de la piel durante la transpiración te refresca.
La evaporación conduce el ciclo del agua
La evaporación desde los océanos, es el principal proceso por el cual el agua ingresa a la atmósfera. La gran superficie de los océanos (alrededor del 70 por ciento de la superficie terrestre, esta cubierta por océanos) propicia la ocurrencia de la evaporación a gran escala. A escala global, la misma cantidad de agua que es evaporada, vuelve a la Tierra como precipitación. Esto sin embargo varia geográficamente. Sobre los océanos, la evaporación es más común que la precipitación; mientras que, sobre la tierra la precipitación supera a la evaporación. La mayor parte del agua que se evapora de los océanos, cae de vuelta sobre los mismos como precipitación. Solamente un 10 por ciento del agua evaporada desde los océanos, es transportada hacia tierra firme y cae como precipitación. Una vez evaporada, una molécula de agua permanece alrededor de diez días en el aire.
Almacenamiento de agua en la atmósfera: Es el agua almacenada en la atmósfera como vapor, en forma de humedad y nubes
La atmósfera está llena de agua
Si bien la atmósfera no es un importante almacenador de agua, es una vía rápida que el agua utiliza para moverse por el globo terráqueo. Siempre hay agua en la atmósfera. Las nubes son la forma más visible del agua en la atmósfera, pero incluso el aire limpio contiene agua...partículas de agua que son muy pequeñas como para ser visibles. El volumen de agua en la atmósfera en cualquier momento es alrededor de 12,900 kilómetros cúbicos (3,100 millas cúbicas). Si toda el agua de la atmósfera cayera como lluvia al mismo tiempo, cubriría la superficie terrestre con una capa de agua de 2.5 cm de espesor, alrededor de 1 pulgada.
Condensación: Es el proceso por el cual el agua cambia de estado gaseoso a líquido.
La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua del aire se transforma en agua líquida. La condensación es importante para el ciclo del agua ya que forma las nubes. Estas nubes pueden producir precipitación, la cual es la principal forma que el agua regresa a la Tierra. La condensación es lo opuesto a la evaporación.
La condensación es responsable también de la niebla, de que se empañen tus lentes cuando pasas de un cuarto que está frío a uno más cálido, de la humedad del día, de las gotas que escurren por el lado de afuera de tu vaso y de las gotas que se forman del lado de adentro de las ventanas cuando el día esta frío.
Condensación en el aire
Incluso en aquellos días en que el cielo esta completamente despejado de nubes, el agua sigue presente en forma de vapor de agua y pequeñas gotas demasiado pequeñas como para ser vistas. Las moléculas de agua se combinan con diminutas partículas de polvo, sales y humo para formar gotas de nube, que crecen y forman las nubes. Cuando las gotas de nube se juntan entre si crecen en tamaño, formándose las nubes y, la precipitación puede suceder.
¿Por qué hace más frío a medida que nos desplazamos hacia arriba en la atmósfera?
Las nubes se forman en la atmósfera por que el aire que contiene el vapor de agua se eleva y enfría. Lo crucial de este proceso, es que el aire cercano a la Tierra es calentado por la radiación solar. La razón por la que el aire se enfría sobre la superficie terrestre, es la presión de aire. El aire tiene peso, a nivel del mar, el peso de la columna de aire que esta encima de nuestra cabeza es de alrededor de 32 kilogramos (14 ½ libras) por pulgada cuadrada. La presión, llamada presión barométrica, es resultado de la densidad del aire que esta por encima nuestro. A mayores altitudes, hay una menor cantidad de aire, y por eso, una menor cantidad de aire ejerciendo presión. A mayores altitudes, la presión barométrica es menor, y el aire es menos denso. Esto provoca el enfriamiento del aire.
Precipitación: Es caída del agua, en forma líquida o sólida desde las nubes
La precipitación, es agua liberada desde las nubes en forma de lluvia, aguanieve, nieve o granizo. Es el principal proceso por el cual el agua retorna a la Tierra. La mayor parte de la precipitación cae como lluvia..
¿Cómo se forman las gotas de lluvia?
Las nubes que flotan sobre nuestras cabezas, contienen vapor de agua y gotas de nube, que son demasiado pequeñas como para caer en forma de precipitación, aunque lo suficientemente grandes como para formar nubes visibles. El agua esta continuamente evaporándose y condensándose en el cielo. Si observas de cerca una nube, verás algunas partes desaparecer (evaporarse) y otras partes crecer (condensarse). La mayor parte del agua condensada en las nubes, no cae como precipitación debido a las ráfagas de aire ascendente que soportan a las nubes. Para que ocurra la precipitación primero pequeñas gotitas deben condensarse. Las gotas de agua colisionan y producen gotas de mayor tamaño y lo suficientemente pesadas como para caer de la nube en forma de precipitación. Se requieren muchas gotas de nube para producir una gota de lluvia.
La tasa de precipitación varia geográficamente y a lo largo del tiempo
La cantidad de precipitación varía a lo largo del mundo, de los países, incluso dentro de una misma ciudad. Por ejemplo, en Atlanta, Georgia, E.E.U.U, las tormentas de verano pueden producir una pulgada o más de lluvia en una calle, y dejar otras áreas no muy lejanas secas. Sin embargo, la cantidad de lluvia que cae en el estado de Georgia durante un mes, es más de lo que cae en la ciudad de Las Vegas, Nevada, a lo largo de un año. El record mundial promedio de lluvia anual, pertenece a Mt. Waialeale, Hawai, donde el promedio es 1,140 cm (450 pulgadas) por año. Como algo excepcional se registro en este lugar, 1,630 cm. de lluvia durante un período de 12 meses, lo que corresponde a casi 5 cm. por día !!. En contraste a esa precipitación excesiva, tenemos Arica, Chile, donde no llovió en 14 años.
El mapa a continuación muestra la precipitación anual promedio, en milímetros y pulgadas, del mundo. Las áreas verde claro pueden ser consideradas "desiertos". Tu esperabas que el Sahara en África fuese un desierto pero, ¿pensaste que gran parte de Groenlandia y la Antártida fuesen desiertos?
Agua almacenada en los hielos y la nieve: El agua dulce es almacenada en forma congelada, generalmente en los glaciares, campos de hielo y campos de nieve.
Capas de hielo en el mundo
El agua que es almacenada por largos períodos de tiempo en el hielo, la nieve o los glaciares, también forma parte del ciclo del agua. La mayor parte de la masa de hielo de la Tierra, alrededor del 90 por ciento, se encuentra en la Antártida, mientras que el 10 por ciento restante se encuentra en Groenlandia. La capa de hielo de Groenlandia es una interesante parte del ciclo del agua. La capa ha aumentado su tamaño a lo largo del tiempo, alrededor de 2.5 millones de kilómetros cúbicos (600,000 millas cúbicas), debido que cae más nieve de la que se derrite. La capa de hielo presenta un grosor promedio de 1,500 metros (14,000 pies), pero puede tener hasta 4,300 metros de grosor (14,000 pies). El hielo es tan pesado, que la tierra que esta por debajo ha sido presionada hasta adquirir una forma curva.
El hielo y los glaciares, vienen y se van
A escala global, el clima esta cambiando continuamente, generalmente no lo hace lo suficientemente rápido como para que lo notemos. Hubo períodos cálidos, como cuando vivían los dinosaurios, hace alrededor de 100 millones de años. También hubieron muchos períodos fríos, como durante la última Edad de Hielo, alrededor de 20,000 años atrás. En este período Canadá, la mayor parte del norte de Asia y Europa y, algunas regiones de E.E.U.U., se encontraban cubiertas por glaciares.
Algunos hechos sobre los glaciares y las capas de hielo
- Los glaciares cubren un 10-11 por ciento de toda la superficie de la Tierra.
- Si en el día de hoy, todos los glaciares se derritieran, el nivel del mar subiría alrededor de 70 metros (230 pies). Fuente: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo
- Durante la última edad de hielo el nivel del mar se encontraba alrededor de 122 metros (400 pies) más abajo del nivel a que está hoy día, y los glaciares cubrían casi un tercio de la superficie terrestre.
- Durante el ultimo período cálido, 125,000 años atrás, los mares estaban alrededor de 5.5 metros (18 pies) más arriba del nivel a que están hoy día. Alrededor de tres millones de años atrás, los mares podrían haber estado 50.3 (165 pies) metros más arriba.
El agua de deshielo fluye hacia los cursos de agua: El movimiento del agua de deshielo de nieves y hielos, como escorrentía superficial que fluye hacia los cursos de agua.
Si tu vives en Florida o en la Riviera Francesa, no te despertarás todas las mañanas preguntándote como la nieve que se derrite contribuye al ciclo del agua. Pero, a nivel mundial, la escorrentía producida por el derretimiento de la nieve es una parte importante del movimiento del agua en la Tierra. En los climas fríos, la mayor parte del caudal de los ríos durante la primavera proviene de la nieve y del hielo derretidos. Además de las inundaciones, el rápido derretimiento de la nieve puede causar deslizamientos de tierra y desplazamiento de materiales sólidos.
Una buena forma de comprender como el deshielo afecta los caudales de los ríos consiste en observar el hidrograma que se muestra aquí debajo. Este hidrograma muestra el caudal diario promedio (caudal promedio para cada día) para el río North Fork, registrado durante 4 años en la Represa North Fork en California. Los picos más altos de la gráfica se deben principalmente el resultado del deshielo. Compara y verás que el promedio diario mínimo durante marzo de 2000, fue de 1,200 pies cúbicos por segundo; mientras que durante agosto, el caudal varió entre 55-57 pies cúbicos por segundo.
La escorrentía producida por el deshielo, varía por estación y por año. Compara las picos máximos de caudal durante el año 2000 con los picos muchos menores del 2001. Parece ser, que durante el año 2001 hubo una gran sequía en esa área de California. La falta de agua almacenada en forma de nieve durante el invierno, puede afectar la cantidad de agua disponible el resto del año.
Escorrentía superficial: Escorrentía de lluvia (aquella escorrentía producida por el agua de lluvia) que corre sobre la superficie del suelo, hacia la corriente de agua más cercana.
La escorrentía superficial, es la escorrentía de lluvia que corre sobre el terreno.
La mayor parte de las personas piensas simplemente que, la lluvia cae sobre la tierra, fluye sobre ella (escorrentía de lluvia), y corre hacía los ríos, los cuales se descargan a los océanos. Esto es algo simplificado, ya que los ríos también ganan y pierden agua a través del suelo. Sin embargo, la mayor parte del agua de los ríos proviene directamente de la escorrentía que fluye por la superficie, denominada escorrentía superficial.
Generalmente, parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo, pero cuando la lluvia cae sobre suelo saturado o impermeable comienza a correr sobre el suelo, siguiendo la pendiente del mismo. Durante las lluvias fuertes, verás pequeños cordones de agua corriendo cuesta abajo. El agua corre por canales a medida que se dirige a los grandes ríos. Esta imagen muestra un ejemplo de cómo la escorrentía superficial entra en una pequeña cañada. En este caso, la escorrentía corre sobre suelo desnudo, arrastrando consigo gran cantidad de sedimento que es depositado en el río (esto es malo para la calidad del agua). El agua de escorrentía que esta ingresando a esta cañada esta comenzando su viaje de retorno hacia el océano.
Como sucede en todas las partes del ciclo del agua, la relación entre precipitación y escorrentía superficial varía de acuerdo al tiempo y la geografía. Tormentas similares en la selva Amazónica y en el desierto del sudoeste de E.E.U.U. tendrán distintos efectos. La escorrentía superficial es afectada por factores meteorológicos y por la geología física y topografía del lugar. únicamente un tercio de la lluvia que cae corre en forma de escorrentía hacia los océanos; la fracción restante, se evapora o es absorbida por el suelo pasando a formar parte del agua subterránea.
Corriente de agua: El movimiento de agua en su canal natural, como un río
El U.S. Geological Survey utiliza el término "corriente de agua" para referirse a la cantidad de agua que corre en un río, arroyo o cañada.
Importancia de los ríos.
Los ríos no son importantes únicamente para las personas, también lo son para el resto de los seres vivos. No son únicamente un lindo lugar para que las personas (y sus perros) jueguen, las personas también los utilizan para abastecerse de agua potable y agua de riego, para producir electricidad, para eliminar residuos (en el mejor de los casos, residuos tratados), para transportar mercadería, y para obtener comida. Los ríos son los principales ambientes donde se desarrollan plantas y animales. Los ríos ayudan a mantener los acuíferos llenos de agua, ya que descargan agua hacia los mismos a través de sus lechos. Y, los océanos se mantienen con agua, ya que los ríos y la escorrentía continuamente están descargando agua en ellos.
Las cuencas y los ríos
Cuando se piensa en un río es importante pensar en su cuenca. ¿Qué es una cuenca?. Si tu estas parado sobre tierra en este momento, mira hacia abajo. Tu, y todas las personas están paradas en una cuenca. La cuenca, es el área donde toda el agua que cae dentro de esta y drena, se dirigirá hacia un mismo punto. Las cuencas pueden ser tan chicas como la huella de una pisada en el barro, o tan grandes como para incluir a toda la porción de tierra que drena hacia el río Mississippi en el punto que desemboca en el Golfo de Méjico. Cuencas pequeñas, se encuentran dentro de cuencas más grandes. Las cuencas son importantes ya que el cuerpo de agua y la calidad del mismo se ven afectados por lo que sucede en la cuenca, ya sea por causas naturales o provocado por el hombre.
La corriente de los cursos de agua está siempre cambiando
La corriente esta siempre cambiando, día tras día, incluso minuto a minuto. La escorrentía en la cuenca producida por la lluvia, es el principal factor que afecta a la corriente. La lluvia provoca la crecida de los ríos; un río puede crecer aunque la lluvia se haya producido en un punto mucho más arriba de la cuenca---recuerda que toda al agua que cae en una cuenca, eventualmente, drena hacia un mismo punto. El tamaño de un río es altamente dependiente del tamaño de su cuenca. Los grandes ríos presentan cuencas grandes y los pequeños, cuencas pequeñas. De la misma forma, ríos de distintos tamaños, reaccionan de manera distintas frente a las tormentas y las lluvias. El nivel de los grandes ríos aumenta y disminuye de una forma más lenta que el de los de menor tamaño. En una cuenca pequeña, la crecida y la vuelta al nivel normal del agua, se produce posiblemente en cuestión de minutos o horas. A los grandes ríos les llevará días este proceso, por lo que las inundaciones pueden durar varios días.
Almacenamiento de agua dulce: Agua dulce que se encuentra en la superficie de la Tierra.
Una parte del ciclo del agua que obviamente es esencial para la vida en la Tierra, es el agua dulce superficial. Simplemente pregúntale a tu vecino, a una planta de tomate, a una trucha o a ese molesto mosquito. El agua superficial incluye los arroyos, estanques, lagos, reservorios (lagos creados por el hombre), y humedales de agua dulce.
La cantidad de agua en los ríos y lagos esta permanentemente cambiando, debido a las entradas y salidas del agua al sistema. El agua que entra proviene de las precipitaciones, de la escorrentía superficial, del agua subterránea que se filtra hacia la superficie, y de los ríos tributarios. La pérdida de agua de los lagos y ríos se debe a la evaporación y a la descarga hacia aguas subterráneas. Los seres humanos también usan el agua superficial para satisfacer sus necesidades. La cantidad y localización del agua superficial varia en el tiempo y el espacio, ya sea por causas naturales o debido a la acción del hombre.
El agua superficial mantiene la vida.
Como muestra esta imagen del Delta del Nilo, la vida puede darse en el desierto siempre que haya disponibilidad de agua superficial (o subterránea). El agua superficial realmente mantiene la vida. Además el agua subterránea existe debido al descenso del agua superficial hacia los acuíferos subterráneos. El agua dulce es relativamente escasa en la superficie de la Tierra. únicamente un tres por ciento del agua de la Tierra es agua dulce y, los lagos y estanques de agua dulce constituyen un 0,29 por ciento del agua dulce de la Tierra. El veinte por ciento de toda el agua dulce se encuentra en un único lago, este es el Lago Baikal en Asia. Otro veinte por ciento, es almacenado en los Grandes Lagos (Hurón, Michigan y Superior). Los ríos contienen únicamente un 0,006 por ciento de todas las reservas de agua dulce. Como puedes ver, la vida en la Tierra se mantiene con el equivalente de "una gota en el balde" del total de agua en la Tierra!.
Infiltración: El movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas
El agua subterránea comienza como precipitación
En cualquier parte del mundo, una porción del agua que cae como precipitación y nieve se infiltra hacia el suelo subsuperficial y hacia las rocas. La cantidad infiltrada depende de un gran número de factores. La infiltración de la precipitación que cae sobre la capa de hielo en Groenlandia, puede ser muy pequeña, mientras que, como muestra la figura del arroyo desapareciendo dentro de un cueva en Georgia, un arroyo puede transformarse directamente en agua subterránea, desapareciendo.
Parte del agua que se infiltra, permanece en las capas más superficiales del suelo y puede volver a entrar a un curso de agua debido a que se filtra hacia el mismo. Otra parte del agua puede infiltrarse a mayor profundidad, recargando así los acuíferos subterráneos. Si los acuíferos son lo suficientemente porosos y poco profundos como para permitir que el agua se mueva libremente a través de ellos, la gente puede realizar perforaciones en el suelo y utilizar el agua para satisfacer sus necesidades. El agua puede viajar largas distancias, o permanecer por largos períodos como agua subterránea antes de retornar a la superficie, o filtrarse hacia otros cuerpos de agua, como arroyos o océanos.
Agua subsuperficial
A medida que el agua se infiltra en el suelo subsuperficial, generalmente forma una zona no-saturada y otra saturada. En la zona de no-saturación, hay algo de agua presente en las aperturas del material subsuperficial, pero el suelo no se encuentra saturado. La parte superior de la zona no-saturada es la zona del suelo. La zona del suelo presenta espacios creados por las raíces de las plantas que permite que la precipitación se infiltre dentro del suelo. El agua del suelo es utilizada por las plantas. Por debajo de la zona no-saturada, se encuentra una zona saturada, donde el agua ocupa por completo los espacios que se encuentran entre las partículas del suelo y las rocas. Las personas pueden realizar perforaciones para extraer el agua que se encuentra en esta zona.
Descarga de agua subterránea: El movimiento del agua hacia afuera del suelo
Todos los días, tú ves el agua que te rodea en lagos, ríos, hielo, lluvia y nieve. Pero también hay una gran cantidad de agua que no vemos --- el agua que existe y se mueve dentro del suelo. El agua subterránea es, en muchos casos, el principal contribuyente de los cursos de agua. Las personas han utilizado el agua subterránea por cientos de años y lo continúan haciendo hasta el día de hoy, principalmente para beber y para riego. La vida en la Tierra depende del agua subterránea como también depende del agua superficial.
El agua subterránea fluye bajo la superficie
Una porción de la precipitación que cae sobre la tierra, se infiltra en el suelo y pasa a formar parte del agua subterránea. Una vez en el suelo, parte de esta agua se mueve cerca de la superficie de la tierra y emerge rápidamente siendo descargada en los lechos de las corrientes de agua, pero debido a la gravedad, una gran parte de ésta continúa moviéndose hacia zonas más profundas.
Como muestra este diagrama, la dirección y velocidad del movimiento del agua subterránea están determinadas por varias características del acuífero y de las capas confinadas del suelo (donde el agua tiene dificultad en penetrar). El movimiento del agua por debajo de la superficie depende de la permeabilidad (que tan fácil o difícil es el movimiento del agua) y de la porosidad (la cantidad de espacio abierto en el material) de la roca subsuperficial. Si la roca permite que el agua se mueva de una forma relativamente libre dentro de ella, el agua puede moverse distancias significativas en un corto período de tiempo. Pero el agua también puede moverse hacia acuíferos más profundos, desde donde demorará años en volver a ser parte del ambiente.
Manantial: Lugar donde el agua subterráneas es descargada hacia la superficie.
¿Qué es un manantial?
Un manantial resulta cuando un acuífero se llena hasta el punto en que el agua se desborda a la superficie de la tierra. Los manantiales varían en tamaño, desde pequeños manantiales que únicamente fluyen después de grandes lluvias, a grandes piscinas donde fluyen millones de litros de agua diariamente.
Los manantiales pueden formarse en cualquier tipo de roca, pero se encuentran principalmente en las calizas y dolomitas. Este tipo de roca se disuelve fácilmente con la lluvia y se fractura. El agua resultante es ácida. A medida que la roca se disuelve y fractura, se forman espacios que permiten que el agua fluya. Si el flujo es horizontal, éste puede alcanzar la superficie de la tierra, resultando en un manantial.
El agua de un manantial no siempre es transparente.
El agua de un manantial generalmente es transparente, aunque en algunos caso puede presentar cierto color marrón. Esta imagen muestra un manantial natural en el sur de Colorado. Este color rojo hierro se debe a que el agua ha estado en contacto con minerales. En Florida (E.E.U.U.), muchas aguas superficiales contienen taninos ácidos naturales. Estos taninos provienen de la materia orgánica de las rocas subterráneas, el agua se tiñe cuando entra en contacto con estas rocas. La descarga de agua de un manantial fuertemente coloreada puede indicar que el agua esta fluyendo rápidamente por grandes canales dentro del acuífero, sin estar siendo filtrada a través de la roca caliza.
Manantiales termales
Los manantiales termales son manantiales comunes, salvo que el agua está tibia, o en algunos casos caliente, como en los lodos burbujeantes en el Parque nacional de Yelolwstone en Wyoming, E.E.U.U. Muchos manantiales termales se encuentran en regiones con actividad volcánica reciente, su agua es caliente ya que el agua que los alimenta ha estado en contacto con rocas que están a altas temperaturas ubicadas en las zonas más profundas. Las rocas se vuelven más calientes a medida que aumenta la profundidad, si el agua subterránea profunda alcanza una gran grieta que ofrece un camino hacia la superficie, se puede producir un manantial termal. Los famosos Manantiales Tibios de Georgia y Manantiales Calientes de Arkansas son de este tipo. Si, los manantiales termales se encuentran en todo el mundo, incluso pueden coexistir con los glaciares, como te pueden contar estas felices personas que viven en Groenlandia.
Transpiración: Proceso mediante el cual el vapor de agua se escapa de las plantas y entra a la atmósfera
Transpiración y las hojas el las plantas
La transpiración es el proceso por el cual el agua es llevada desde las raíces hasta pequeños poros que se encuentran en la cara inferior de las hojas, donde se transforma en vapor de agua y se libera a la atmósfera. La transpiración, es esencialmente la evaporación del agua desde las hojas de las plantas. Se estima que alrededor de un 10% de la humedad de la atmósfera proviene de la transpiración de las plantas.
La transpiración de las plantas es un procesos que no se ve---debido a que el agua se evapora de la superficie de la hoja, tu no ves las hojas "transpirando". Durante la estación de crecimiento, una hoja transpirará una cantidad de agua mucho mayor a su propio peso. Un acre plantado con maíz, produce cerca de 11,400 - 15,100 litros (3,000- 4,000 galones) de agua por día, y un roble grande puede transpirar alrededor de 151,000 litros (40,000 galones) por año.
Factores atmosféricos que afectan la transpiración
La cantidad de agua que transpiran las plantas varía según la región geográfica y a través del tiempo. Hay varios factores que determinan las tasas de transpiración:
- Temperatura: La tasa de transpiración aumenta a medida que aumenta la temperatura, especialmente durante la estación de crecimiento, cuando el aire está más cálido.
- Humedad relativa: A medida que aumenta la humedad del aire que rodea a la planta, la tasa de transpiración disminuye. Es más fácil para el agua evaporarse hacia el aire seco que hacia el aire saturado.
- El viento y el movimiento del aire: El aumento en el movimiento del aire que rodea a la planta, provocará una mayor transpiración
- Tipos de plantas: Las distintas plantas, presentan distintas tasas de transpiración. Algunas de las plantas que crecen en las zonas áridas, como los cactus, conservan la tan preciada agua transpirando menos.
Agua subterránea almacenada: El agua debajo de la tierra, ha estado ahí por millones de años
El agua almacenada forma parte del ciclo del agua
Grandes cantidades de agua son almacenadas en el suelo. El agua se sigue moviendo, aunque de manera muy lenta, y sigue siendo parte del ciclo del agua. La mayor parte del agua del suelo proviene del agua de lluvia que se infiltra a través de la superficie del suelo. La capa superior del suelo, es la zona no-saturada, donde las cantidades de agua varían con el tiempo, pero no alcanzan a saturar el suelo. Por debajo de esta capa, se encuentra la zona de saturación, dónde todos los poros, grietas y espacios entre las partículas de roca se encuentran llenos de agua. El término agua subterránea es utilizado para describir esta zona. Otro término para el agua subterránea es "acuífero". Los acuíferos, son los grandes almacenes de agua en la Tierra y muchas personas alrededor de todo el mundo dependen del agua subterránea en su diario vivir.
Para encontrar agua, mira debajo de la capa—la napa
Espero que valores la hora que pase bajo el radiante sol, excavando este pozo en la playa. Esta es una buena forma de ilustrar el concepto de cómo a cierta profundidad, el suelo, si es lo suficientemente permeable como para almacenar agua, se satura de agua. La parte superior de esta piscina que se formó en el pozo es la napa. Las olas del océano se encuentran a la derecha de este pozo, el nivel de agua en el mismo, es igual al nivel del agua del océano. El nivel del agua del océano varía minuto a minuto, debido al movimiento de la marea, por lo que el nivel del agua de la napa también lo hace.
De alguna manera, este hoyo puede ser utilizado para obtener agua. Si esta imagen mostrara agua dulce, las personas podrían tomar un balde y abastecerse con esta agua. Tu sabes que en la playa, si tomas un balde y tratas de vaciar el hoyo, éste se llenará inmediatamente, esto sucede debido a que la arena es tan permeable que el agua fácilmente pasa a través de ella, esto significa que nuestro "pozo" tiene un gran rendimiento. Para obtener agua, las personas deben excavar lo suficientemente profundo como para alcanzar un acuífero. El pozo puede alcanzar docenas o miles de pies de profundidad. Pero el concepto es el mismo al de nuestro hoyo en la playa—hay que alcanzar la zona del suelo dónde los espacios libres de roca están llenos de agua.
¿Qué es el ciclo del potasio?
TRANSFORMACIONES DEL POTASIO EN EL SUELO
Las formas iónicas del potasio, disueltas en la solución del suelo, se encuentran en equilibrio con el resto de fracciones en las que está presente.
La evolución del potasio en la solución del suelo está representada en la figura 11.2.
NECESIDADES DE POTASIO DE LOS CULTIVOS
Debido a su baja carga y pequeño radio iónico, el potasio es fácilmente absorbido por las raíces sobre todo por difusión, pudiendo incluso absorberse cantidades superiores a las necesarias sin que por ello se produzcan efectos negativos.
La cantidad de potasio y los momentos claves de necesidad en este elemento dependen, al igual que los del resto de nutrientes, del cultivo, de la producción esperada, de la climatología, de las características químicas y físicas del suelo, del sistema radicular, etc. Las necesidades de los cultivos se determinan de manera empírica y a través de análisis foliares. Las necesidades en potasio de los principales cultivos de España, se indicarán en los capítulos dedicados al abonado de cada uno de ellos.
FERTILIZACIÓN POTÁSICA
Una vez determinadas las características físicas y muy especialmente el tipo de arcillas del suelo, así como las propiedades químicas, en particular el contenido en potasio cambiable, el
calcio activo y el magnesio de cambio, y en función del potasio extraído por las cosechas y los restos de las mismas, se calculan las cantidades de potasio a añadir a través de la fertilización.
La movilidad de este elemento aconseja que, sobre todo en sistemas de regadío, se consideren las pérdidas por lavado. Además, los ritmos de absorción de potasio por los cultivos son muy diferentes según los distintos sistemas de laboreo, convencional o mínimo.
Además de cuantificar el contenido de potasio cambiable en el suelo, para calcular la fertilización potásica hay que considerar los factores que van a determinar la disponibilidad de este elemento para los cultivos:
Textura del suelo y tipo de arcillas: en suelos arenosos, con menor poder de retención de agua, a igual contenido en potasio asimilable, mayor concentración en la solución del suelo.
Cuanto mayor es el contenido en arcilla, mayor es su capacidad de fijación de iones potasio,
en la superficie e interlaminarmente.
Relación entre los cationes de cambio: además de los contenidos absolutos en potasio, debe de analizarse la relación y contenido del resto de cationes: Ca, Mg y Na.
Un exceso en Ca cambiable interfiere en la asimilación de Mg y K y, un exceso de Mg puede inducir carencias de K. La fertilización potásica debe seguir los siguientes principios básicos:
• En suelos con contenidos en potasio, normales o altos, la fertilización debe tener por objetivo mantener la fertilidad del suelo en los niveles naturales. El abonado debe coincidir
con las extracciones de los cultivos considerando las posibles pérdidas por lixiviación, dada la movilidad de este elemento.
• En suelos pobres en potasio, el abonado debe cubrir las necesidades del cultivo, abonado de mantenimiento, y las necesidades para enriquecer el suelo. Se deben saturar los espacios interlaminares de las arcillas y las zonas superficiales. Los suelos arcillosos deben recibir cantidades adicionales de potasio y en suelos arenosos, se deben aplicar dosis suplementarias para compensar las pérdidas por lavado.
• En suelos ricos en potasio, el abonado deberá reducirse en función del contenido en arcillas del mismo.
• Los suelos con exceso de potasio pueden presentar problemas de salinidad y carencias de magnesio por el antagonismo K/Mg. En estos casos se suprimirá el abonado hasta que el análisis posterior indique un cambio de condiciones.
Igual que se indicó para el fósforo, el potasio se aplica en presiembra o en siembra junto con este elemento y el nitrógeno. Se aconsejan aportaciones más tempranas en el caso de aplicación de fertilizantes con cloruro potásico, por su influencia sobre la salinidad del suelo.
En determinados cultivos, el fraccionamiento del potasio es muy eficaz, tales como frutales,
praderas, alfalfares, etc.
El potasio se encuentra en el suelo en distintos silicatos que forman parte de las rocas de origen magmático tales como micas, feldespatos, etc. También se combina con la materia orgánica, aunque por su escasa transformación en formas minerales es poco importante.
Además existen formas iónicas libres en la solución del suelo, adsorbidas en el complejo de cambio y fijadas en determinadas arcillas.
Agronómicamente, podemos clasificar las formas de potasio en los siguientes tipos:
- en la solución del suelo, lo que significa que es directamente asimilable;
- cambiable, es decir, fijado en la superficie de las arcillas y en el complejo arcillo-húmico, interviniendo en el intercambio catiónico con la solución del suelo;
- interlaminar, situado entre las láminas de arcilla muy difícilmente disponible para las plantas y;
- la fracción mineral, no utilizable por las plantas y liberado muy lentamente por meteorización y por la acción de determinadas bacterias (Figura 11.1).
TRANSFORMACIONES DEL POTASIO EN EL SUELO
Las formas iónicas del potasio, disueltas en la solución del suelo, se encuentran en equilibrio con el resto de fracciones en las que está presente.
La evolución del potasio en la solución del suelo está representada en la figura 11.2.
NECESIDADES DE POTASIO DE LOS CULTIVOS
Debido a su baja carga y pequeño radio iónico, el potasio es fácilmente absorbido por las raíces sobre todo por difusión, pudiendo incluso absorberse cantidades superiores a las necesarias sin que por ello se produzcan efectos negativos.
La cantidad de potasio y los momentos claves de necesidad en este elemento dependen, al igual que los del resto de nutrientes, del cultivo, de la producción esperada, de la climatología, de las características químicas y físicas del suelo, del sistema radicular, etc. Las necesidades de los cultivos se determinan de manera empírica y a través de análisis foliares. Las necesidades en potasio de los principales cultivos de España, se indicarán en los capítulos dedicados al abonado de cada uno de ellos.
FERTILIZACIÓN POTÁSICA
Una vez determinadas las características físicas y muy especialmente el tipo de arcillas del suelo, así como las propiedades químicas, en particular el contenido en potasio cambiable, el
calcio activo y el magnesio de cambio, y en función del potasio extraído por las cosechas y los restos de las mismas, se calculan las cantidades de potasio a añadir a través de la fertilización.
La movilidad de este elemento aconseja que, sobre todo en sistemas de regadío, se consideren las pérdidas por lavado. Además, los ritmos de absorción de potasio por los cultivos son muy diferentes según los distintos sistemas de laboreo, convencional o mínimo.
Además de cuantificar el contenido de potasio cambiable en el suelo, para calcular la fertilización potásica hay que considerar los factores que van a determinar la disponibilidad de este elemento para los cultivos:
Textura del suelo y tipo de arcillas: en suelos arenosos, con menor poder de retención de agua, a igual contenido en potasio asimilable, mayor concentración en la solución del suelo.
Cuanto mayor es el contenido en arcilla, mayor es su capacidad de fijación de iones potasio,
en la superficie e interlaminarmente.
Relación entre los cationes de cambio: además de los contenidos absolutos en potasio, debe de analizarse la relación y contenido del resto de cationes: Ca, Mg y Na.
Un exceso en Ca cambiable interfiere en la asimilación de Mg y K y, un exceso de Mg puede inducir carencias de K. La fertilización potásica debe seguir los siguientes principios básicos:
• En suelos con contenidos en potasio, normales o altos, la fertilización debe tener por objetivo mantener la fertilidad del suelo en los niveles naturales. El abonado debe coincidir
con las extracciones de los cultivos considerando las posibles pérdidas por lixiviación, dada la movilidad de este elemento.
• En suelos pobres en potasio, el abonado debe cubrir las necesidades del cultivo, abonado de mantenimiento, y las necesidades para enriquecer el suelo. Se deben saturar los espacios interlaminares de las arcillas y las zonas superficiales. Los suelos arcillosos deben recibir cantidades adicionales de potasio y en suelos arenosos, se deben aplicar dosis suplementarias para compensar las pérdidas por lavado.
• En suelos ricos en potasio, el abonado deberá reducirse en función del contenido en arcillas del mismo.
• Los suelos con exceso de potasio pueden presentar problemas de salinidad y carencias de magnesio por el antagonismo K/Mg. En estos casos se suprimirá el abonado hasta que el análisis posterior indique un cambio de condiciones.
Igual que se indicó para el fósforo, el potasio se aplica en presiembra o en siembra junto con este elemento y el nitrógeno. Se aconsejan aportaciones más tempranas en el caso de aplicación de fertilizantes con cloruro potásico, por su influencia sobre la salinidad del suelo.
En determinados cultivos, el fraccionamiento del potasio es muy eficaz, tales como frutales,
praderas, alfalfares, etc.
¿Qué es el ciclo del nitrógeno?
 Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias). Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas. El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales. En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias. Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos. Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera. A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y que es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco por el proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización. ¿Qué es el ciclo del carbono?
Es un proceso complejo y no lineal, es decir, muchas de las reacciones por las que el carbono se intercambia suceden al mismo tiempo. Para entenderlo, hay que partir de la presencia del dióxido de carbono en la atmósfera, que es el principal depósito de C.
-El dióxido de carbono como desecho de la respiración de los seres vivos y de otros procesos de combustión entra en la atmósfera.
-Algunos procesos geológicos, como las erupciones volcánicas y la emisión de gases de los géiseres, liberan al aire una gran cantidad de carbono, contenido como dióxido de carbono.
-Las plantas absorben el CO2 del aire a través de los estomas de sus hojas para realizar su proceso de fotosíntesis. Una vez que el compuesto está en su interior, el CO2 y el agua captada del suelo son sintetizados con ayuda de la clorofila para producir azúcares. Después, las plantas sintetizan dichos azúcares en compuestos complejos de carbono en los tejidos.
-Una pequeña parte del CO2 regresa a la atmósfera como desecho de la respiración vegetal, otra se queda en el suelo y otra más pasa a los seres vivos que se alimentan de las plantas.
-Aquellos animales que consumen plantas ingieren también compuestos de carbono y estos se convierten en materia orgánica, es decir, carne. Al respirar, exhalan dióxido de carbono como desecho del intercambio de gases.
-Los animales consumidores de plantas sirven de alimento para otros: los carnívoros. Entonces, el carbono también pasa a su cuerpo y les es útil para formar sus propios órganos, huesos, tejidos, etcétera. Por supuesto, estos también desechan dióxido de carbono al respirar, el cual pasa a la atmósfera.
Ciclo del carbono. / Imagen de FischX. Traducida por Tomás Clarke.
-Naturalmente, los seres vivos mueren en algún momento. Pequeños organismos descomponedores (como bacterias y hongos) se alimentan de los cuerpos y los disuelven en partes más pequeñas que quedan en el suelo. Al mismo tiempo, liberan dióxido de carbono.
-A través de sus raíces, las plantas absorben las partículas del suelo con carbono, y este pasa entonces a su estructura.
-Al realizar la fotosíntesis, las plantas liberan CO2 y este vuelve a la atmósfera.
-En ocasiones, la materia orgánica permanece en el suelo sin descomponerse ni ser usada por las plantas o animales, y durante miles o millones de años permanece en la litosfera en forma de carbón, petróleo y gas natural, y en arrecifes de coral y roca caliza. Los primeros 3 son combustibles fósiles que posteriormente pueden ser sometidos a la combustión.
-En el mar, el carbonato de calcio de las conchas de algunos animales, como los caracoles, pasa al fondo marino cuando ellos mueren y a veces forma roca caliza. Si esta es expuesta al aire libre, se degrada y libera dióxido de carbono a la atmósfera.
La fotosíntesis de las plantas y la disolución en los océanos eliminan el dióxido de carbono del aire, el cual es devuelto a él por medio de la respiración de seres vivos, la quema de combustibles fósiles y la descomposición de la roca caliza.
IMPORTANCIA
El ciclo del carbono es uno de los ciclos biogeoquímicos más complejos y es crucial para el equilibrio de la Tierra al ser el carbono el principal componente de la materia de los seres vivos. Asimismo, el dióxido de carbono influye en el clima del planeta, ya que atrapa parte de la radiación del Sol y así el calor se mantienen constante e idóneo para la supervivencia. Sin embargo, en las últimas décadas los niveles de dióxido de carbono han aumentado bastante, debido principalmente a la quema de combustibles fósiles, lo que ha contribuido al fenómeno conocido como calentamiento global, y subsecuentemente, al cambio climático.
¿Qué es el ciclo del oxigeno?
Al respirar, los animales y los seres humanos tomamos del aire el oxígeno que las plantas producen y luego exhalamos gas carbónico. Las plantas, a su vez, toman el gas carbónico que los animales y los seres humanos exhalamos, para utilizarlo en el proceso de la fotosíntesis. Plantas, animales y seres humanos intercambian oxígeno y gas carbónico todo el tiempo, los vuelven a usar y los reciclan. A esto se le llama el ‘ciclo del oxígeno’.
Si los gases de la atmósfera y otros recursos vitales como el agua se usaran sólo una vez, se agotarían rápidamente. Estos recursos han existido y han sido usados por los seres vivos durante millones de años; esto significa que en este instante podemos respirar el mismo oxígeno que respiraron alguna vez los dinosaurios.
Los automóviles, muchas industrias, los incendios de los bosques y las quemas de basuras, producen enormes cantidades de gas carbónico y de sustancias tóxicas que contaminan la atmósfera. Las plantas son las únicas capaces de transformar el bióxido de carbono, en el oxígeno que necesitamos los demás seres vivos para respirar. Por eso, es muy importante sembrar plantas y árboles que absorban este gas y purifiquen el aire.
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