La biodiversidad: resultado de la evolución

La biodiversidad: resultado de la evolución

viernes, 26 de abril de 2013

LA BIODIVERSIDAD: RESULTADO DE LA EVOLUCIÓN


El estudio de la biodiversidad se inicia con el análisis comparativo de las funciones de las de nutrición, respiración y reproducción, desde lo más familiar y conocido para los alumnos que es el cuerpo humano, orientado a reconocer la unidad y diversidad de los seres vivos. La perspectiva se amplia para dar continuidad al estudio de la interdependencia de la vida en la dinámica de los ecosistemas, en términos de las transformaciones de materia y energía debidas a las interacciones entre los seres vivos y el ambiente en las cadenas alimentarias, los ciclos del agua y del carbono. El acercamiento al proceso evolutivo se plantea a partir de las nociones de adaptación y sobrevivencia diferencial como base para explicar la diversidad de la vida.

Con el estudio de la biodiversidad, se pretende que el alumno desarrolle los siguientes aprendizajes:

- Se reconoce como parte de la biodiversidad al comparar sus características con las de otros seres vivos, e identificar la unidad y diversidad  en relación con las funciones vitales.

- Representa la dinámica general de los ecosistemas considerando su participación en el intercambio de la materia y energía en las redes alimentarias y en los ciclos del agua y del carbono.

- Argumenta la importancia de participar en el cuidado de la biodiversidad, con base al reconocimiento de las principales causas que contribuyen a su pérdida y sus consecuencias.

BIODIVERSIDAD Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS



Se le llama biodiversidad al conjunto de todos los seres vivos y especies que existen en la tierra y a su interacción.

La gran biodiversidad es el resultado de la evolución de la vida a través de millones de años, cada organismo tiene su forma particular de vida, la cual está en perfecta relación con el medio que habita. El gran número de especies se calculan alrededor de 30 millones; esta cifra no es exacta debido a que no se conocen todas las especies existentes en nuestro planeta.



Tipos de Seres Vivos


Según el tipo de lugar donde viven los seres vivos se pueden clasificar en: 

Organismos Acuáticos: Son todos aquellos que viven y se desarrollan dentro del agua, ésta puede ser dulce o salada y se pueden encontrar en lagos, ríos, etc.


Organismos Terrestres: Son los que viven y se desarrollan en la superficie sólida de la tierra, ya sea dentro del suelo, sobre él o sobre otros organismos. Los de costumbres aéreas también se consideran terrestres.


Según la forma de obtener energía necesaria para realizar sus funciones, los seres vivos se clasifican en: 

Organismos Autótrofos: Son aquellos que producen sus alimentos, aprovechan la energía del sol para transformarla en energía química y así producen sus alimentos. Lo integran todos los vegetales y algas.


Organismos Heterótrofos: Son todos aquellos que no pueden fabricar sus propios alimentos. No pueden aprovechar la energía luminosa y por lo tanto obtienen la energía de los alimentos que consumen, es decir, de aquellos fabricados por los vegetales; entre ellos están los hongos y todos los animales.


Según el tipo de respiración, los seres vivos se clasifican en:

Organismos Aerobios: El oxígeno se puede encontrar en el aire o en el agua, a los organismos que utilizan el oxígeno para realizar su respiración de les llama Organismos Aerobios. Los peces y algas toman el oxígeno del agua, todos los demás vegetales y animales lo toman del aire.


Organismos Anaerobios: Son aquellos que viven donde no existe oxígeno y su respiración es anaeróbica; entre ellos tenemos a las bacterias y levaduras que descomponen substancias y aprovechan la energía liberada para realizar sus funciones vitales.
El término biodiversidad se refiere a la variedad de organismos vivos en el planeta; esto incluye, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres y acuáticos, así como las diferentes especies microscópicas y macroscópicas y los genes que habitan en ellos. Es decir, todas las formas en que la vida se manifiesta en nuestro planeta.

El uso de la biodiversidad por el ser humano no implica necesariamente la destrucción de ecosistemas, ni el riesgo de extinción de las especies. Por el contrario, de realizarse adecuadamente, el uso puede ser motivo de mayor protección y por tanto, conservación de la biodiversidad, de apoyo a la continuidad de patrones y procesos naturales en los ecosistemas, de fomento de las poblaciones de las diferentes especies y de una mayor certidumbre en la supervivencia de éstas a largo plazo. Esto es lo que llamamos uso sustentable.


¿Cuáles son las características de los seres vivos?

Todos los seres vivos tienen ciertas características, que los unifican.
A la primera de ellas se le llama nutrición  y se refiere a que todos los individuos necesitan incorporar a su organismo alimento que les proporcionan energía para mantenerse vivos. Las plantas obtienen energía de la luz del Sol; los animales la adquieren al comer otros seres vivos. Al igual que otros animales, tú obtienes energía de los alimentos que consumes.

Los seres vivos producen desechos que deben eliminarse. A esta característica se le conoce como excreción.

Los seres vivos se originan a partir de otros seres vivos similares. A esto se le llama reproducción. Por ejemplo, un gato nace a partir de otros gatos.
La herencia biológica es la información que se transmite de los padres a los hijos, cuando los organismos se reproducen.

Cuando un gato se encuentra frente a un perro, arquea la espalda y el pelo se le eriza. Esta capacidad de responder ante ciertos estímulos se llama irritabilidad.

La adaptación es el conjunto de características que permite a los seres vivos sobrevivir y reproducirse en un
ambiente determinado. Los perros que viven en lugares fríos están adaptados a esas temperaturas al tener, por ejemplo, mucho pelo.

El crecimiento es la característica de los seres vivos que permite el cambio de tamaño y, a veces, hasta de forma del organismo.

Finalmente, todos los seres vivos están constituidos por unidades muy pequeñas llamadas células.
Para que algo se considere vivo, requiere presentar todas estas características

Reafirmemos jugando. Identifica características de los seres vivos aquí


Para saber más  acerca de la Biodiversidad, revisa el siguiente video



ECOSISTEMAS



Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo). Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema. También se puede definir así: «Un ecosistema consiste de la comunidad biológica de un lugar y de los factores físicos y químicos que constituyen el ambiente abiótico».
Este concepto, que comenzó a desarrollarse entre 1920 y 1930, tiene en cuenta las complejas interacciones entre los organismos (por ejemplo plantas, animales, bacterias, protistas y hongos) que forman la comunidad (biocenosis) y los flujos de energía y materiales que la atraviesan.
Existen distintos tipos de ecosistemas. Entre ellos podemos encontrar:

Selva Alta Perennifolia o Bosque Tropical Perennifolio

  • Es la más exuberante gracias a su clima de tipo cálido húmedo. Su temporada sin lluvias es muy corta o casi inexistente.
  • Su temperatura varía entre 20° C a 26°C.
  • En nuestro país su distribución comprendía desde la región de la Huasteca, en el sureste de San Luis Potosí, norte de Hidalgo y de Veracruz, hasta Campeche y Quintana Roo, abarcando porciones de Oaxaca, de Chiapas y de Tabasco.
  • En la actualidad gran parte de su distribución original se ha perdido por actividades agrícolas y ganaderas.
  • Su composición florística es muy variada y rica en especies. Predominan árboles de más de 25 m de altura como el "chicle", "platanillo", así como numerosas especies de orquídeas y helechos de diferentes formas y tamaños. También se pueden encontrar una buena representación de epífitas y lianas.

Selva Mediana o Bosque Tropical Subcaducifolio

  • En general se trata de bosques densos que miden entre 15 a 40 m de altura, y más o menos cerrados por la manera en que las copas de sus árboles se unen en el dosel.
  • Cuando menos la mitad de sus árboles pierden las hojas en la temporada de sequía.
  • Sus temperaturas son de 0°C a 28 °C .
  • Entre sus formas arbóreas se pueden encontrar ejemplares de "parota" o "guanacaste", "cedro rojo" así como varias especies de Ficus junto con distintas especies de lianas y epífitas.
  • Su distribución geográfica se presenta de manera discontinua desde el centro de Sinaloa hasta la zona costera de Chiapas, por la vertiente del Pacífico y forma una franja angosta que abarca parte de Yucatán, Quintana Roo y Campeche, existiendo también algunos manchones aislados en Veracruz y Tamaulipas.
  • Gran parte de área ocupada por la vegetación original, es usada ahora para agricultura nómada, de riego y temporal, así como para cultivos principalmente de maíz, plátano, fríjol, caña de azúcar y café. También algunas especies de árboles son usadas con fines maderables.

Selva Baja o Bosque Tropical Caducifolio

  • Característica de regiones de clima cálido, con una temperatura media anual de 20 a 29°C, que presenta en relación a su grado de humedad, una estación de secas y otra de lluvias muy marcadas a lo largo de año.
  • En condiciones poco alteradas sus árboles son de hasta 15 m de alto, más frecuentemente entre 8 a 12 m.
  • Entre las especies más frecuentes de este tipo de vegetación se encuentran "cuajiote" o "copal", Ceiba aesculifolia "pochote" y los cactus de formas columnares.
  • Cubre grandes extensiones casi continuas desde el sur de Sonora y el suroeste de Chihuahua hasta Chiapas, así como parte de baja California Sur. En la vertiente del Golfo se presentan tres franjas aisladas mayores: una en Tamaulipas, San Luis Potosí y norte de Veracruz, otra en el centro de Veracruz y una más en Yucatán y Campeche.
  • Actualmente es un ecosistema que se encuentra seriamente amenazado, con una tasa de destrucción de alrededor del 2% anual.

El Bosque Espinoso

  • En su mayoría está compuesto de "árboles espinosos" como el mezquite, "quisache", "tintal", "palo blanco", o el cactus y "cardón".
  • Ocupa aproximadamente el 5% de la superficie total de la República Mexicana. Es difícil delimitarlo porque se encuentra en "manchones" entre diversos tipos de vegetación como el bosque tropical caducifolio, y el matorral xerófilo o pastizal.
  • La temperatura varía de 17 a 29° C con una temporada de sequía de 5 a 9 meses.
  • Su destrucción se ha acelerado debido, entre otras causas a que su suelo es propicio para la agricultura, por lo que ha sido substituido en gran parte por cultivos diversos, o en algunas áreas, como la parte de "La huasteca" en Tamaulipas, San Luis Potosí y Veracruz, ha sido reemplazado por pastizales artificiales para el ganado.

El Matorral Xerófilo

  • Comprende las comunidades arbustivas de las zonas áridas y semiáridas de la República Mexicana.
  • Con clima seco estepario, desértico y templado con lluvias escasas. Su temperatura media anual varía de 12 a 26 ° C.
  • Su flora se caracteriza porque presenta un número variable de adaptaciones a la aridez, por lo que hay numerosas especies de plantas que sólo se hacen evidentes cuando el suelo tiene suficiente humedad.
  • Entre las especies más frecuentes en sus matorrales están: Mezquital, Sahuaro o cardón, chollas, copal, matacora, ocotillo, y diversos tipos de matorral: Matorral de neblina, el Matorral desértico micrófilo, el Matorral desértico rosetófilo, el Matorral espinoso tamaulipeco, Matorral submontano y Chaparral. El Chaparral está constituido por especies arbustivas y arbóreas que difícilmente sobrepasan 12 m de altura, como manzanita y Rosa de Castilla.
  • En conjunto, los matorrales xerófilos, dadas las condiciones climáticas en que se desarrollan, no son muy propicias para las agricultura ni la ganadería intensiva, por lo que no han sido tan perturbados por las actividades antropogénicas, aunque si por la extracción de ejemplares, principalmente de cactus.

El Pastizal

  • Este tipo de vegetación se encuentra dominada por las gramíneas o pastos. Los arbustos y árboles son escasos, están dispersos y sólo se concentran en las márgenes de ríos y arroyos.
  • La precipitación media anual es entre 300 a 600 mm, con 6 a 9 meses secos, con un clima seco estepario o desértico.
  • En general el aprovechamiento de los pastizales naturales en nuestro país no es óptimo aunado al sobrepastoreo que se realiza en ellos.

La Sabana

  • Su clima es tropical con lluvias en verano, los suelos se inundan durante la época de lluvias y se endurecen y agrietan durante la de secas.
  • En este tipo de vegetación predominan las gramíneas también existen plátanos y curcubitáceas, como el chayote, chilacayote y calabazas.
  • Es común a lo largo de la Costa del Pacífico, en el Istmo de Tehuantepec y a lo largo de la Llanura Costera del Golfo en Veracruz y Tabasco.
  • Aunque la principal actividad en esta zona es ganadera, también se han desmontado grandes extensiones para cultivos de caña de azúcar.

La Pradera de Alta Montaña

  • Está conformada por especies de pastos de pocos centímetros de altura como Festuca amplissima, Muhlenbergia macroura, Stipa ichu y Eryngium.
  • Se restringe en las montañas y volcanes más altos de la República mexicana, a más de los 3,500 msnm, por arriba del límite de distribución de árboles y cerca de las nieves perpetuas.
  • Es frecuente en el norte de la altiplanicie mexicana, así como en los llanos de Apan y San Juan, en los estados de Hidalgo y Puebla.
  • Aunque se desarrollan actividades de ganadería, la principal actividad que se realiza en este tipo de vegetación es turística.

El Bosque de Encino

  • Conformado por especies del género Quercus o Robles, presenta árboles de 6 a 8 o hasta de 30 metros.
  • Se distribuye casi por todo el país y sus diversas latitudes, por lo que el clima varía de calientes o templados húmedos a secos.
  • La precipitación media anual varía de 350 mm a mas de 2,00mm, la temperatura media anual de 10 a 26 ° C.
  • Está muy relacionado con bosques de pinos, por lo que las comunidades de pino-encino son las que tiene la mayor distribución en los sistemas montañosos del país, y son a su vez, las más explotadas en la industria forestal de México.


El Bosque de Coníferas

  • Se encuentra generalmente en regiones templadas y semifrías, y montañosas, presentando una amplia variedad de diversidad florística y ecológica.
  • Dentro de este tipo de vegetación, el bosque de pinos es el de mayor importancia, le sigue en importancia el bosque de Oyamel.
  • Se distribuyen en diversas sierras del país, principalmente en el Eje Neovolcánico, en zonas de clima semifrío y húmedo.
  • Los bosques de pino y de abeto están siempre verdes. El bosque de coníferas junto con el de encino representan uno de los recursos forestales económicos más importantes de nuestro país.
  • Sus principales especies son Pinus y Abies.
  • Cerca del 80 % del volumen total anual de madera producida proviene de los pinos de la Sierra Madre Occidental; principalmente de los estados de Chihuahua y Durango y del Eje Neovolcánico Transversal, del estado de Michoacán.
  • En los últimos años se ha intensificado su explotación debido al aumento en la demanda de diversas materias primas.
  • Los programas de reforestación no han tenido el impacto esperado dando como resultado un aumento de áreas deforestadas.

El Bosque Mesófilo de Montaña o Bosque de Niebla

  • Se desarrolla generalmente en sitios con clima templado y húmedo, sus temperaturas son muy bajas, llegando incluso a los 0° C.
  • Su época de lluvias dura de 8 a 12 meses.
  • Se distribuye de manera discontinua por la Sierra Madre Oriental, desde el suroeste de Tamaulipas hasta el norte de Oaxaca y Chiapas y por el lado del Pacífico desde el norte de Sinaloa hasta Chiapas, encontrándose también en pequeños manchones en el Valle de México.
  • Ejemplos de las principales especies que lo forman son el Liquidámbar styraciflua, el Quercus, Tilia, Podocarpus reichei y Nephelea mexicana
  • Este ecosistema es sumamente frágil y está muy afectado por las diversas actividades humanas, como la agricultura de temporal, la ganadería y la explotación forestal, al grado de que actualmente su distribución en México apenas abarca una décima parte del 1 % de la que tenía en los años 70.

Los Humedales

  • Los humedales son zonas donde el agua es el principal factor controlador del medio y la vida vegetal y animal asociada a él. Los humedales se dan donde la capa freática se halla en la superficie terrestre o cerca de ella o donde la tierra está cubierta por aguas poco profundas.
Existen cinco tipos de humedales principales:
  • marinos (humedales costeros, inclusive lagunas costeras, costas rocosas y arrecifes de coral);
  • estuarinos (incluidos deltas, marismas de marea y manglares);
  • lacustres (humedales asociados con lagos);
  • ribereños (humedales adyacentes a ríos y arroyos); y
  • palustres (es decir, "pantanosos" - marismas, pantanos y ciénagas).
  • Hay también humedales artificiales, como estanques de cría de peces y camarones, estanques de granjas, tierras agrícolas de regadío, depresiones inundadas salinas, embalses, estanques de grava, piletas de aguas residuales y canales.

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REDES ALIMENTARIAS





Cadenas y redes alimenticias.


Las relaciones más importantes que se establecen entre las poblaciones de un ecosistema: las cadenas y redes alimenticias, y las interrelaciones que se dan entre los seres vivos están vinculadas con la biosfera y los niveles de organización de sus componentes como poblaciones, comunidades biológicas y ecosistemas.

¿Qué son las cadenas alimentarias?

Las relaciones más importantes que se establecen entre las poblaciones de un ecosistema tienen como finalidad principal obtener alimento, estas relaciones reciben el nombre de cadenas alimenticias. Una cadena alimenticia es una representación simplificada de la interacción que se establece en la naturaleza de la acción de comer, en la cual la materia y la energía se van traspasando de un organismo a otro.



En el funcionamiento de los ecosistemas no ocurre desperdicio alguno: todos los organismos, muertos o vivos, son fuente potencial de alimento para otros seres. Un insecto se alimenta de una hoja, un ave come el insecto y está es a la vez devorada por un ave rapaz u otro animal carnívoro.
El flujo de energía: corresponde a la energía que se va transportando desde los vegetales hacia los otros seres vivos, animales herbívoros y de aquellos carnívoros que se alimentan su vez de los herbívoros.

Circulación de materia: en las cadenas alimentarias, la materia se traspasa de un organismo a otro por la interacción que se produce entre ellos.

Al morir los organismos, éstos son consumidos por los descomponedores  que los transformarán en sustancias inorgánicas. Estas sustancias serán aprovechadas nuevamente por diferentes individuos de la población lo que garantiza que el ciclo o cadena no se rompa. Cada individuo que conforma una población es un eslabón de la cadena alimenticia . Estas relaciones entre los distintos individuos de un ecosistema constituyen la cadena alimentarla. Cada una de las diferentes poblaciones que forman una cadena alimentaria es un eslabón de dicha cadena.


Los eslabones

La cadena alimenticia tiene distintos eslabones, cada uno de estos eslabones recibe un nombre, dependiendo del rol que cumple en ella. Siempre el primer eslabón corresponde a los vegetales ya que ellos son organismos autótrofos, porque son capaces de fabricar su propio alimento. Por lo tanto se denominan también productores.  Estos seres vivos elaboran sus alimentos con la energía solar, sales minerales del suelo y agua.


El segundo eslabón corresponde a los animales herbívoros, que consumen vegetales. Por ser los primeros animales que se alimentan en la cadena, se denominan consumidores primarios y están representados por los animales que se alimentan exclusivamente de plantas como las vacas, los conejos, venados, cebras, calamares, tortugas.











El tercer eslabón se denomina carnívoro. Como es el primer organismo que se alimenta de carne, se llama carnívoro de primer orden; y como es el segundo animal en la cadena, se le denomina consumidor de segundo orden. Estos animales se alimentan de otros animales por lo general herbívoros. También se les denominan depredadores, pues deben cazar su presa para poder sobrevivir. Como ejemplo tenemos el tigre, el gato, el león, las serpientes, etc.



Para cerrar la cadena y asegurar el flujo de la materia y energía, existe un eslabón muy importante: los descomponedores, organismos que viven en el suelo y que están encargados de descomponer o degradar a los organismos muertos o los restos de ellos para reintegrar al ambiente las sustancias que los forman. Son descomponedores los hongos y bacterias.



La cadena se puede representar de la siguiente manera:




Redes Alimentarias

La cadena alimenticia es una representación, pero en la realidad lo que existe son redes de cadenas que se entrecruzan. Una red alimenticia es un conjunto de cadenas alimenticias que se entrecruzan porque tienen eslabones comunes. De la imagen a la izquierda se puede deducir que la interacción es muy compleja porque un mismo individuo puede servir de alimento a varios animales.



Interrelaciones de los seres vivos

Las poblaciones tienen distintos tipos de interacciones. En algunas de ellas ambos seres u organismos salen beneficiados, en otras una tiene beneficios y la otra no. En las distintas comunidades se pueden dar diversas categorías de relaciones con el fin de satisfacer necesidades básicas como por ejemplo la alimentación, el abrigo y el transporte. A continuación se verán algunas.


Competencia


Es la disputa que se produce entre dos o más seres vivos por algo que no se encuentra en cantidades suficientes para todos en la naturaleza. En los vegetales la competencia se produce por el agua, sales minerales y además por la luz, factor fundamental para su vida. En los animales la competencia puede ocurrir por el alimento, la hembra, agua, lugar donde vive, entre otros. Generalmente, como resultado final de la competencia un individuo se beneficia y el otro sale perjudicado. Con el símbolo “+” se identifica al ganador y con el “-” al perdedor.






Predación o depredación

Corresponde a una relación que se establece entre dos especies, donde una de ellas persigue, caza y mata a la otra especie. El primero se llama depredador o predador y el segundo corresponde a la víctima o presa.
Este tipo de relación es violenta y en este caso siempre existe un ganador (+) y un perdedor (-). En la naturaleza este tipo de relación establece un control natural en relación con el número de individuos de cada especie.



Como ejemplo de esto en el mundo animal están los depredadores como: el león, lobo, coyote, perro salvaje, puma y tigre. Y se definen como presas a los ciervos, conejos, antílopes, cebras, venados, gacelas y las crías de cualquier animal. En estos casos, el depredador es un animal carnívoro, es decir, se alimenta de carne.

Parasitismo


Relación que se establece entre un individuo que vive dentro o fuera de otro organismo, causándole daño, pero no necesariamente la muerte. El organismo que se alimenta se llama parásito y el organismo al cual se le causa daño se llama huésped. En esta relación, el parásito sale beneficiado de la relación (+) que para el huésped es negativa (-).

Existen parásitos que viven fuera del organismo y se llaman ectoparásitos, otros lo hacen en el interior del huésped y se llaman endoparásitos.


Se consideran ectoparásitos la pulga, zancudo, garrapata. Endoparásitos: la triquina, lombriz solitaria y las tenias. En la vida doméstica se encuentra mucho el parasitismo, por ejemplo, perros y gatos son parasitados por pulgas, garrapatas o parásitos internos.


Mutualismo

Tal como su nombre lo indica, en este tipo de interacción las dos especies viven juntas y se ayudan mutuamente. Como resultado de esta interacción la relación se simboliza positivo (+) para ambas especies. Algunos ejemplos de este tipo de relación son:

Los líquenes: organismos que viven adheridos a las grietas de las rocas o bien en las cortezas de los árboles. Su organismo está formado por la asociación obligatoria de un alga con un hongo. El alga realiza fotosíntesis y elabora el alimento el cual es útil también para el hongo, por su parte, el hongo aporta la protección y un medio estable para crecer.

La relación entre las plantas y animales domésticos con el ser humano. Esta relación es beneficiosa para ambos organismos. El ser humano cuida de ellos y ellos le proporcionan al hombre alegría y compañía, y en algunos casos protección.





Comensalismo

Relación que se establece entre individuos de especies diferentes, en la cual uno de ellos resulta beneficiado y al otro no le afecta. La relación que existe entre los pájaros y los árboles es un ejemplo de comensalismo. Los pájaros se benefician porque pueden construir sus nidos en los árboles y los árboles no se ven afectados en forma significativa.

En este tipo de interacción el individuo que sale beneficiado se llama comensal. La relación resulta positiva (+) para el comensal, y neutra ( 0 ) para el otro participante.











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EL CICLO DEL CARBONO


El carbono es el elemento químico que sustenta toda la vida en la Tierra. En la naturaleza existen 92 elementos químicos en estado natural. Es decir, 92 tipos distintos de átomos. Son las pequeñas piezas que se combinan entre sí para formar toda la materia conocida. Los átomos se combinan para formar moléculas, y las moléculas se unen para formar la materia. Todo lo que vemos a nuestro alrededor se forma con sólo esos 92 elementos. Incluidos nosotros mismos.

El 95% del cuerpo de los seres vivos se compone por sólo cuatro elementos: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. De ellos, el carbono es el más importante. Sin él, no podría formarse el ADN. Las proteínas, glúcidos, vitaminas y grasas también son compuestos de carbono.

El carbono es un elemento muy abundante en el Cosmos. Los átomos de carbono se unen entre sí formando largas cadenas que sirven de base para construir otras moléculas más complejas. Esta facilidad para enlazar moléculas es lo que permitió la evolución hasta los organismos vivos. En la tierra primitiva se dio una excelente combinación de grandes cantidades de carbono y agua, que fueron determinantes para el origen de la vida. El carbono es la base química de la vida.

Siempre se ha pensado que la vida sólo podía estar basada en el carbono. Cuando buscamos vida fuera de la Tierra, siempre suponemos que estará compuesta por los mismos tipos de átomos que la nuestra. Sin embargo, a finales del 2.010, la NASA anunció que había descubierto una nueva forma de vida basada en el arsénico. Se trataría de una bacteria que vive en el Lago Mono, en California. Pero, los resultados aún no son concluyentes. No se trata de que viva en el arsénico, sino que su vida y su ADN tomen como base el arsénico en vez del carbono. De confirmarse, abriría las puertas a nuevas formas de vida hasta ahora desconocidas.

También en la búsqueda de vida extraterrestre. Hasta ahora, quienes buscan vida fuera de nuestro planeta se han centrado sólo en zonas donde el carbono es abundante, pues es inimaginable la vida sin él.

El carbono, como el agua, sigue un ciclo. El ciclo del carbono une a todos los seres vivos con la Tierra, en un frágil equilibrio. La Tierra contiene una cantidad de carbono que no varía a lo largo del tiempo. Sólo se transforma pasando de una fase a otra, y de unos seres vivos a otros. Como sucede con el agua, cada átomo de carbono que hoy compone nuestro cuerpo, formó antes parte de muchos otros seres vivos.

Mediante la fotosíntesis, las plantas tranforman la energía de la luz solar en hidratos de carbono. Incorporan el carbono de la atmósfera en sus tejidos. Cuando los animales las comen, lo incorporan a la cadena alimenticia. A través de los desechos y la respiración, parte del carbono vuelve a la atmósfera y la tierra. El resto, volverá cuando ese ser vivo muera y se descomponga.

El uso de hidrocarburos y combustibles fósiles por parte del hombre rompe el equilibrio del ciclo del carbono. El dióxido de carbono vuelve a la atmósfera a un ritmo mucho mayor que su ritmo natural. Se acumula, produce el efecto invernadero, y puede provocar o acelerar un cambioclimático. También se acumula en los océanos, volviéndolos más ácidos. La Tierra ya vivió estas situaciones en el pasado, y dio lugar a grandes extinciones.


Dicho de otra manera, el carbono es esencial para construir las moléculas orgánicas que caracterizan a los organismos vivos.
La principal fuente de carbono para los productores es el CO2 del aire atmosférico, que también se halla disuelto en lagos y océanos.
Durante la fotosíntesis, las plantas verdes toman CO2 del ambiente abiótico e incorporan el carbono en los carbohidratos que sintetizan.  Parte de estos carbohidratos son metabolizados por los mismos productores en su respiración, devolviendo carbono al medio circundante en forma de CO2.  Otra parte de esos carbohidratos son transferidos a los animales y demás heterótrofos, que también liberan CO2 al respirar.
El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al ambiente.  A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO2 que llega a la atmósfera como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la quema de combustibles fósiles por el hombre.
Ciclo Carbono
Ciclo del Carbono


Su importancia radica en la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida entre ellas:

Permite el transporte de energía de un ser vivo a otro.

- Hace que la vida sea sustentable ya que permite que la energía del carbono se pueda seguir aprovechando por los seres vivos.


- Las plantas se nutren del carbono del entorno mientras los animales se nutren del carbono de las plantas a la vez que lo devuelven al entorno para poder ser consumido de nuevo por las plantas.



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Para saber más acerca del ciclo del carbono revisa el siguiente video:



EL CICLO DEL AGUA


El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra está siempre en movimiento y cambia constantemente de estado: líquido, vapor, hielo y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por miles de millones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él; este planeta sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.

¿Cómo funciona?

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 sube hacia la atmósfera 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, que se llega a acumular en capas de hielo y en los glaciares -que 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. 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), que almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, y parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se cierra... para comenzar de nuevo.

15 componentes del ciclo del agua

El U.S. Geological Survey (USGS) ha identificado en el ciclo del agua 15 componentes: agua almacenada en los océanos, evaporación, agua en la atmósfera, condensación, precipitación, agua almacenada en hielos y en la nieve, agua de deshielo, escorrentía superficial, corriente de agua, agua dulce almacenada, infiltración, descarga de agua subterránea, manantiales, transpiración, agua subterránea almacenada y distribución global del agua.

1. Agua en los océanos

    


La cantidad de agua "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 qu, de los 1,380,000,000 kilómetros cúbicos que hay de agua en la Tierra, alrededor de 1,338,000,000 están almacenados en los océanos. Esto es, alrededor de un 96.5%. También se estima que los océanos proveen 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; mientras mayor sea la cantidad de agua que 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 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 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 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 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.

2. Evaporación: el agua cambia de estado líquido a gaseoso. ¿Por qué sucede?

               
La evaporación es el principal proceso mediante el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso. Es el proceso por el 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 rompe 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 (100º C, 212º F), pero se evapora más lentamente en el punto de congelamiento. Cuando la humedad relativa del aire es del 100% —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 nos 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% 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. Solamente un 10% 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.

3. Almacenamiento de agua en la atmósfera en forma de humedad y nubes

            

La atmósfera está llena de agua

Si bien la atmósfera no es un importante almacenador de agua, sí 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 hasta el aire contiene partículas de agua demasiado pequeñas para ser visibles. El volumen de agua en la atmósfera en cualquier momento es alrededor de 12,900 kilómetros cúbicos. 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.

4. Condensación: 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 en 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 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 dentro 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 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 sí crecen en tamaño, formándose las nubes, y es cuando  la precipitación puede ocurrir.

¿Por qué hace más frío a medida que nos desplazamos hacia arriba en la atmósfera?

Las nubes se forman en la atmósfera porque 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 por pulgada cuadrada. La presión, llamada presión barométrica, es resultado de la densidad del aire que está 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.

5. Precipitación: 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 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 no cae como precipitación, debido a las ráfagas de aire ascendente que soportan a las nubes. Para que ocurra la precipitación, primero deben condensarse pequeñas gotitas. Las gotas de agua chocan y producen gotas de mayor tamaño que son lo suficientemente pesadas como para caer de la nube en forma de precipitación. Hacen falta muchas gotas de nube para producir una gota de lluvia.

6. Agua almacenada en los hielos y la nieve: los glaciares, campos de hielo y campos de nieve almacenan el agua dulce congelada

             

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%, se encuentra en la Antártida, mientras que el 10% 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, alrededor de 2.5 millones de kilómetros cúbicos, a lo largo del tiempo debido a que cae más nieve de la que se derrite. La capa de hielo presenta un grosor promedio de 1,500 metros, pero puede tener hasta 4,300 metros de grosor. El hielo es tan pesado que la tierra que está 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, pero 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 hubo muchos períodos fríos, como durante la última Edad de Hielo aproximadamente 20,000 años atrás. En este período, Canadá, la mayor parte del norte de Asia y Europa y algunas regiones de Estados Unidos se encontraban cubiertas por glaciares.

Algunos hechos sobre los glaciares y las capas de hielo

  1. Los glaciares cubren de un 10 a 11% de toda la superficie de la Tierra.
  2. Si el día de hoy todos los glaciares se derritieran, el nivel del mar subiría alrededor de 70 metros. (Fuente: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo)
  3. Durante la última Edad de Hielo el nivel del mar se encontraba aproximadamente más de 122 metros abajo que en la actualidad y los glaciares cubrían casi un tercio de la superficie terrestre.
  4. Durante el ultimo período cálido, hace 125,000 años, los mares estaban alrededor de 5.5 metros  arriba del nivel al que están el día de hoy. Hace casi tres millones, los mares podrían haber estado 50.3 metros más arriba.

7. El agua de deshielo fluye hacia los cursos de agua

               
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 la manera en que el deshielo afecta los caudales de los ríos consiste en observar el hidrograma que se muestra aquí abajo. Este hidrograma muestra el caudal diario promedio del río North Fork, registrado durante 4 años en la Represa North Fork en California. Los picos más altos de la gráfica se deben principalmente al 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.
Gráfico mostrando como el deshielo afecta el caudal de agua de los ríos. North Fork American River at North Fork Dam in California.
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.

8. Escorrentía superficial

           

La escorrentía superficial es la lluvia que corre sobre el terreno hacia la corriente de agua más cercana

La mayor parte de las personas piensan que la lluvia cae sobre la tierra, fluye sobre ella 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, que es denominada escorrentía superficial.
Parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo pero, cuando cae sobre suelo saturado o impermeable, comienza a correr sobre la superficie siguiendo la pendiente de la misma. 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. El agua de escorrentía que está ingresando a esta cañada está comenzando su viaje de retorno al océano.
Como sucede en todas las partes del ciclo del agua, la relación entre precipitación y escorrentía superficial varía de acuerdo al tiempo y a la geografía. Tormentas similares en la selva Amazónica y en el desierto del suroeste de Estados Unidos 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.

9. Corriente de agua

              
La Corriente de agua es el movimiento de agua en su canal natural, como un río. El U.S. Geological Survey utiliza el término para referirse a la cantidad de agua que corre en un río, arroyo o cañada.

Importancia de los ríos

Los ríos son necesarios 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 mercancías y para obtener alimentos. 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 gracias a 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 estás parado sobre tierra en este momento, mira hacia abajo. Tú y todas las personas están paradas sobre una cuenca. La cuenca es el área dentro de la que toda el agua que cae se dirige 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 México. Cuencas pequeñas se encuentran dentro de cuencas más grandes. Las cuencas son muy importantes; los cuerpos de agua se ven afectados por lo que sucede en en sus cuencas, ya sea por causas naturales o provocado por el hombre.

La corriente de los cursos de agua está siempre cambiando

La corriente está 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 el crecimiento de los ríos. Un río puede crecer aunque la lluvia se haya producido en un punto mucho más alto de la cuenca, ya que toda el agua que cae en una cuenca drena eventualmente hacia un mismo punto.
El tamaño de un río depende 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 distinta 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 horas o minutos. A los grandes ríos les llevará muchas horas este proceso, por lo que las inundaciones pueden durar varios días.


10. Almacenamiento de agua dulce

            


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 está 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 varía en el tiempo y el espacio, ya sea por causas naturales o debido a la acción del hombre.

El agua superficial mantiene la vida

La vida puede darse en el desierto siempre y cuando 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. El agua dulce es relativamente escasa en la superficie de la Tierra: únicamente un 3% del agua en la Tierra es dulce y los lagos y estanques de agua dulce constituyen un 0.29% del agua dulce de la Tierra. El 20% de toda el agua dulce se encuentra en un único lago: el Lago Baikal en Asia, y otro 20% está almacenado en los Grandes Lagos (Hurón, Michigan y Superior). Los ríos contienen únicamente un 0.006% de todas las reservas de agua dulce. La vida en la Tierra se mantiene con el equivalente a una gota en la cubeta del total de agua en el planeta.

11. Infiltración

El agua subterránea comienza como precipitación

La infiltración es el movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas. 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 esta figura del arroyo desapareciendo dentro de un cueva en Georgia, un arroyo puede transformarse directamente en agua subterránea.
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, pueden realizaser perforaciones en el suelo y utilizar el agua para satisfacer las necesidades de las personas. 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 océanos o arroyos.

Agua subsuperficial

El agua, al infiltrarse en el suelo subsuperficial, generalmente va formando 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 permiten que la precipitación se infiltre dentro del suelo. 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 localiza en esta zona.

12. Descarga de agua subterránea: el movimiento del agua hacia afuera 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 tanto como depende del agua superficial.

El agua subterránea fluye bajo la superficie

Diagrama mostrando como la precipitación es absorbida por el suelo y se mueve dentro del mismo.

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 el diagrama superior, 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 (qué 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.

13. ¿Qué es un manantial?

Un manantial resulta cuando un acuífero se llena hasta el punto en que el agua se desborda hacia la superficie de la tierra. Los manantiales varían en tamaño: hay desde pequeños manantiales -que únicamente fluyen después de grandes lluvias- hasta 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 casos puede presentar cierto color marrón que se debe a que el agua ha estado en contacto con minerales. En Florida (Estados Unidos), muchas aguas superficiales contienen taninos ácidos naturales que 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 coloreado puede indicar que el agua está 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 del Parque nacional de Yellowstone en Wyoming, Estados Unidos. Muchos manantiales termales se encuentran en regiones con actividad volcánica reciente y su agua es caliente debido a que ha estado en contacto con rocas que se encuentran a altas temperaturas, ubicadas en las zonas más profundas. Las rocas se vuelven más calientes a medida que aumenta la profundidad y, 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 los Manantiales Calientes de Arkansas son de este tipo. Los manantiales termales se encuentran en todo el mundo, incluso pueden coexistir con los glaciares, como en Groenlandia.

14. Transpiración y las hojas de 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 10% de la humedad de la atmósfera proviene de la transpiración de las plantas.
Durante la estación de crecimiento, una hoja transpirará una cantidad de agua mucho mayor a su propio peso. Un acre plantado con maíz produce de 11,400 a 15,100 litros de agua por día y un roble grande puede transpirar alrededor de 151,000 litros 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:
  1. Temperatura. La tasa de transpiración aumenta a medida que aumenta la temperatura, especialmente durante la estación de crecimiento, cuando el aire es más cálido.
  2. 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.
  3. Viento y movimiento del aire. El aumento en el movimiento del aire que rodea a la planta provocará una mayor transpiración
  4. Tipos de planta. 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.

15. Agua subterránea almacenada

El agua almacenada forma parte del ciclo del agua; el agua debajo de la tierra ha estado ahí por millones de años.

El suelo almacena randes cantidades de agua. Esta agua sigue moviéndose, aunque de manera muy lenta, y sigue siendo parte del ciclo del agua. La mayor parte del agua del suelo proviene de la 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, donde todos los poros, grietas y espacios entre las partículas de roca se encuentran llenos de agua. El término agua subterránea seutiliza para describir esta zona. Otro término para el agua subterránea es "acuífero". Los acuíferos son los grandes almacenes de agua en la Tierra: muchas personas alrededor de todo el mundo dependen del agua subterránea en su diario vivir

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