Grupo #8: José A. Monard M., Carlos Brito, David Saraguro, Frein Vera y Anthony Acosta
El sábado 7 de enero del 2012, el paralelo realizó la visita a la Reserva Manglares Churute, ubicado en el cantón Naranjal, a 45 minutos en carro desde Guayaquil en la vía a Machala hasta las oficinas de administración y de ahí, 30 minutos en carro hacia la reserva en sí. Una vez que llegamos, recibimos una charla de parte de uno de los guías de la reserva.
Él nos dijo que la reserva ecológica Manglares Churute fue creada el 26 de Julio de 1979. Posee 49,383 hectáreas, de las cuales 35,000 son de manglares y 14,383 hectáreas corresponden a los cerros del Mate, Cimalon, Perequete Chico, Perequete Grande, Pancho y el Diablo. Forma parte del patrimonio nacional de áreas naturales protegidas por el estado Ecuatoriano, así como también está inscrita en el Convenio Internacional Ramsar por ser uno de los humedales más importantes para nuestro país.
La reserva posee 5 tipos de ecosistemas:
- Bosque seco tropical
- Bosque húmedo
- Laguna
- Bosque de manglar
- Estuario de manglar
Se han descubierto 275 especies de aves registradas, de las cuales 45 son aves migratorias como es el caso del flamingo chileno, que se traslada desde los bancos de sal de la península de Santa Elena hasta la reserva en busca de alimento en la época seca (Agosto – Diciembre).
Hay 60 especies de mamíferos, de los cuales 19 son murciélagos. Entre los mamíferos más comunes están el venado, el sahíno, el mono aullador negro, ardillas, guatusa, guanta, tigrillo, jaguar, entre otros.
Con respecto a plantas, se han registrado 1500 especies aproximadamente de las 1600 especies existentes en la provincia del Guayas, es decir el 90% se encuentran en la reserva ecológica Manglares Churute.
Después de esta breve introducción, nos separamos en 2 grupos: 1 grupo se fue a realizar el paseo en lancha a través de la laguna “El Canclón” y el otro grupo se fue a realizar la excursión al sendero Pancho Diablo cuyo punto más alto se encuentra a los 200 m.s.n.m.
En el sendero Pancho Diablo, pudimos determinar que se trataba de un bosque seco tropical, o bosque caducifolio, pues optimiza la energía despojándose de sus hojas mientras espera la época de lluvia. Pudimos observar especies de mamíferos como el mono aullador negro y sahínos; y especies de árboles como el matapalo y el moral de montaña.
Después de una caminata de 45 minutos aproximadamente, llegamos a la cascada que es encuentra en la parte superior del sendero y de ahí, emprendimos el descenso nuevamente.
Una vez abajo, nos sirvieron el almuerzo e hicimos el cambio. El grupo que había ido al paseo en lancha le tocaba subir la loma y los que subimos la loma fuimos al paseo en lancha.
Aquí el guía nos mencionó lo inusual que es encontrar un sitio como la reserva que posea 2 tipos de ecosistemas juntos como es el caso del bosque tropical seco y el bosque de manglar, ya que se produce un intercambio de especies de un ecosistema a otro.
En la entrada al bosque de manglar encontramos el mangle negro, que no soporta la inundación del agua salada, es por esto que siempre se lo encontrará en la frontera del bosque de manglar. Además de esto, otra característica del mangle negro son los neumatóforos, que son una especie de deditos que sobresalen de la tierra y es por donde se elimina el exceso de sales, minerales y agua salada que éste absorbe, indicando que hasta ese punto es donde llega la marea.
Continuamos nuestro viaje adentrándonos al manglar mientras observábamos cangrejos que habitan ahí.
Llegamos a la lancha, nos embarcamos y fuimos a conocer la laguna.
Durante el paseo pudimos ver gaviotas, garzas y las tan famosas garzas rosadas. Después de esto, regresamos a la reserva y volvimos a casa.
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Concepto de eutrofización
Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando sus aguas se enriquecen en nutrientes. Podría parecer a primera vista que es bueno que las aguas estén bien repletas de nutrientes, porque así podrían vivir más fácil los seres vivos. Pero la situación no es tan sencilla. El problema está en que si hay exceso de nutrientes crecen en abundancia las plantas y otros organismos. Más tarde, cuando mueren, se pudren y llenan el agua de malos olores y le dan un aspecto nauseabundo, disminuyendo drásticamente su calidad.
El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del oxígeno disuelto y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.
Agua eutrófica y oligotrófica
Cuando un lago o embalse es pobre en nutrientes (oligotrófico) tiene las aguas claras, la luz penetra bien, el crecimiento de las algas es pequeño y mantiene a pocos animales. Las plantas y animales que se encuentran son los característicos de aguas bien oxigenadas como las truchas.
Al ir cargándose de nutrientes el lago se convierte en eutrófico. Crecen las algas en gran cantidad con lo que el agua se enturbia. Las algas y otros organismos, cuando mueren, son descompuestos por la actividad de las bacterias con lo que se gasta el oxígeno. No pueden vivir peces que necesitan aguas ricas en oxígeno, por eso en un lago de estas características encontraremos barbos, percas y otros organismos de aguas poco ventiladas. En algunos casos se producirán putrefacciones anaeróbicas acompañadas de malos olores Las aguas son turbias y de poca calidad desde el punto de vista del consumo humano o de su uso para actividades deportivas. El fondo del lago se va rellenando de sedimentos y su profundidad va disminuyendo.
Nutrientes que eutrofizan las aguas
Los nutrientes que más influyen en este proceso son los fosfatos y los nitratos. En algunos ecosistemas el factor limitante es el fosfato, como sucede en la mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos mares el factor limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de plantas.
En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi se han duplicado. La mayor parte les llega por los ríos. En el caso del nitrógeno, una elevada proporción (alrededor del 30%) llega a través de la contaminación atmosférica. El nitrógeno es más móvil que el fósforo y puede ser lavado a través del suelo o saltar al aire por evaporación del amoniaco o por desnitrificación. El fósforo es absorbido con más facilidad por las partículas del suelo y es arrastrado por la erosión erosionadas o disuelto por las aguas de escorrentía superficiales.
En condiciones naturales entra a un sistema acuático menos de 1Kg de fosfato por hectárea y año. Con los vertidos humanos esta cantidad sube mucho. Durante muchos años los jabones y detergentes fueron los principales causantes de este problema. En las décadas de los 60 y 70 el 65% del peso de los detergentes era un compuesto de fósforo, el tripolifosfato sódico, que se usaba para “sujetar” (quelar) a los iones Ca, Mg, Fe y Mn. De esta forma se conseguía que estos iones no impidieran el trabajo de las moléculas surfactantes que son las que hacen el lavado. Estos detergentes tenían alrededor de un 16% en peso de fósforo. El resultado era que los vertidos domésticos y de lavanderías contenían una gran proporción de ion fosfato. A partir de 1973 Canadá primero y luego otros países, prohibieron el uso de detergentes que tuvieran más de un 2,2% de fósforo, obligando así a usar otros quelantes con menor contenido de este elemento. Algunas legislaciones han llegado a prohibir los detergentes con más de 0,5% de fósforo.
a) Eutrofización natural.- La eutrofización es un proceso que se va produciendo lentamente de forma natural en todos los lagos del mundo, porque todos van recibiendo nutrientes.
b) Eutrofización de origen humano.- Los vertidos humanos aceleran el proceso hasta convertirlo, muchas veces, en un grave problema de contaminación. Las principales fuentes de eutrofización son:
- los vertidos urbanos, que llevan detergentes y desechos orgánicos
- los vertidos ganaderos y agrícolas, que aportan fertilizantes, desechos orgánicos y otros residuos ricos en fosfatos y nitratos.
Medida del grado de eutrofización
Para conocer el nivel de eutrofización de un agua determinada se suele medir el contenido de clorofila de algas en la columna de agua y este valor se combina con otros parámetros como el contenido de fósforo y de nitrógeno y el valor de penetración de la luz.
Medidas para evitar la eutrofización
Lo más eficaz para luchar contra este tipo de contaminación es disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos, usando detergentes con baja proporción de fosfatos, empleando menor cantidad de detergentes, no abonando en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y ganaderos como fertilizantes, en vez de verterlos, etc. En concreto:
- Tratar las aguas residuales en EDAR (estaciones depuradoras de aguas residuales) que incluyan tratamientos biológicos y químicos que eliminan el fósforo y el nitrógeno.
- Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura.
- Usar los fertilizantes más eficientemente.
- Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes. Así, por ejemplo, retrasar el arado y la preparación de los campos para el cultivo hasta la primavera y plantar los cultivos de cereal en otoño asegura tener cubiertas las tierras con vegetación durante el invierno con lo que se reduce la erosión.
En ecología el término eutrofización designa el enriquecimiento en nutrientes de unecosistema. El uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático. Eutrofizado es aquel ecosistema oambiente caracterizado por una abundancia anormalmente alta de nutrientes.
El desarrollo de la biomasa en un ecosistema viene limitado, la mayoría de las veces, por la escasez de algunos elementos químicos, como el nitrógeno en los ambientes continentales y el fósforo en los marinos, que los productores primarios necesitan para desarrollarse y a los que llamamos por ello factores limitantes. La contaminación puntual de las aguas, por efluentes urbanos, o difusa, por la contaminación agraria o atmosférica, puede aportar cantidades importantes de esos elementos limitantes. El resultado es un aumento de laproducción primaria (fotosíntesis) con importantes consecuencias sobre la composición, estructura y dinámica del ecosistema. La eutrofización produce de manera general un aumento de la biomasa y un empobrecimiento de la diversidad.
En ecosistemas terrestres, las plantas que pasan a dominar son especies herbáceas ecológicamente pioneras, frecuentemente cosmopolitas, con alta tasa de reproducción, incapaces de competir en ambientes oligotrofos (pobres en nutrientes) o mesotrofos. En ecosistemas acuáticos, con la eutrofización empiezan a proliferar algas unicelulares, en general algas verdes. En los océanos, la eutrofización local, a veces por causas naturales, puede provocar una marea roja o marea blanca: la explosión demográfica de una sola especie algal, que en muchos casos provoca la intoxicación de la fauna mayor.
La explosión de algas que acompaña a la primera fase de la eutrofización provoca un enturbiamiento que impide que la luz penetre hasta el fondo del ecosistema. Como consecuencia en el fondo se hace imposible la fotosíntesis, productora de oxígeno libre, a la vez que aumenta la actividad metabólica consumidora de oxígeno (respiración aeróbica) de los descomponedores, que empiezan a recibir los excedentes de materia orgánica producidos cerca de la superficie. De esta manera en el fondo se agota pronto el oxígeno por la actividad aerobia y el ambiente se vuelve pronto anóxico. La radical alteración del ambiente que suponen estos cambios, hace inviable la existencia de la mayoría de las especies que previamente formaban el ecosistema.
Proceso
En un cuerpo de agua cerrado, por ejemplo una laguna, el proceso de eutrofización puede terminar por convertir al cuerpo de agua en tierra firme. Esto ocurre porque los nutrientes que ingresan masivamente al sistema generan una gran biomasa de organismos de vida generalmente efímera que al morir se acumulan sobre el fondo y no son totalmente consumidos por organismos degradadores (especialmente bacterias). Procesos naturales de eutrofización se pueden observar claramente en las lagunas formadas por los cauces antiguos de los ríos amazónicos que se transforman en pantanos y posteriormente se cubren de vegetación.
Causas de la eutroficacion
La principal causa antropogénica de procesos de eutrofización es la contaminación química. Las formas más importantes desde este punto de vista son:
- La contaminación agropecuaria, sobre todo la contaminación difusa de los suelos y de los acuíferos con fertilizantes inorgánicos de origen industrial o extractivo; o porexcrementos animales, a causa de una producción masiva de ganado, aves, peces, etc. Estas causas aportan nitrógeno, en forma de nitrato y amonio, y fósforo, como fosfato, a la vez que cationes como potasio (K+,) magnesio (Mg++), etc.
- Las contaminaciones forestales, por abandono en los ríos de residuos forestales y restos del aprovechamiento maderero, lo que aumenta la materia orgánica disuelta, favoreciendo la proliferación de flora eutrófica como berros y lenteja de agua, que a su vez remansa la corriente y disminuye el espejo del agua.
- La contaminación atmosférica por óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). Éstos reaccionan con el agua atmosférica para formar ion nitrato (NO3–) e ion sulfato (SO42-) que una vez que alcanzan el suelo forman sales solubles. De esta manera se solubilizan los cationes del suelo, provocando el empobrecimiento de éste en nutrientes. Esas sales son arrastradas fácilmente a los acuíferos y a los ríos, contaminándolos. En estos últimos la importante incorporación de nutrientes así producida, puede dar lugar a un proceso de eutrofización. Ésta afectará finalmente también a los embalses, así como a los lagos o mares donde los ríos desemboquen.
- La contaminación urbana. Los efluentes urbanos, si no hay depuración o ésta es sólo parcial, aportan nutrientes en dos formas:
- residuos orgánicos, que enriquecen en elementos previamente limitantes el ecosistema;
- residuos inorgánicos como el fosfato, empleado como emulgente en la fabricación de detergentes. Por esta razón las legislaciones modernas promueven la sustitución del fosfato en la fabricación de estos productos.
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El agua es fundamental para todas las formas de vida, lo que la convierte en uno de los recursos esenciales de la naturaleza… El volumen del agua en el mundo se expresa mediante una cifra de gran importancia: 1.360 millones de km3, es decir 1.360 trillones de litros. Si dividimos esta cifra por cada ser humano, le correspondería a cada uno 250.000 millones de litros, lo que equivaldría a 400.000 piletas de natación. Bajo estas perspectivas, el agua aparece como un recurso prácticamente ilimitado. Sin embargo, de esa enorme masa líquida, sólo el 3% es dulce y la mitad de ella es potable.
Se entiende por agua potable la que es apta para beber y para los demás usos domésticos. Esta debe ser límpida e inodora, fresca y agradable. Debe contener algunos gases, especialmente aire y sales disueltas en pequeñas cantidades. No debe poseer materias orgánicas, gérmenes patógenos ni sustancias químicas.
Esta agua es un bien indispensable para el desarrollo de toda civilización, ya que posibilita la expansión demográfica y los progresos de la producción, que van desde la agricultura hasta la electrónica.
El agua es la necesidad más urgente para el ser humano. A pesar de ello, son muy pocas las poblaciones que disponen de este elemento en cantidad suficiente, ya que su distribución en el mundo es despareja. Las aguas pluviales no se reparten equitativamente, sino que se concentran en zonas templadas y en los trópicos húmedos. Ayuda a que la vegetación prospere en algunos países y deja que sólo los desiertos prosperen en otros. Mientras existen regiones donde se precipitan hasta cinco metros de agua anuales, otras, reciben 1.000 veces menos. Proporciona abundante provisión de agua para beber a Islandia pero muy poca a Medio Oriente. En consecuencia, alrededor de 2.000 millones de personas en ocho países viven con escasez de agua. Están constantemente al borde de la sequía, pero aún aquellos países favorecidos con recursos hídricos enfrentan el problema de la escasez potencial.
Además, gran parte de las aguas dulces están bajo forma de hielos o son subterráneas y de difícil acceso. Sólo el 0.008% se hallan en lagos o ríos y circulan por napas de fácil acceso.
Aguas contaminadas
La contaminación del agua es conocida desde la antigüedad. En Roma eran frecuentes los envenenamientos provocados por el plomo de las tuberías que transportaban el agua. En las ciudades medievales eran, habitualmente, sucias y pestilentes y provocaban serios y extendidos problemas de salud que se fueron agravando cada vez más. En la actualidad, es alarmante la constante pérdida de agua potable.
Los problemas del agua se centran tanto en la calidad como en la cantidad. La comunidad debe conocer la importancia de la “calidad” de la misma y esa misma comunidad de encargarse de su cuidado y preservación. Los primeros en contaminar las aguas son los pesticidas, llevados hasta los ríos por la lluvia y la erosión del suelo, cuyo polvo vuela hacia los ríos o el mar y los contamina. Además, los campos pierden fecundidad por abuso de las técnicas agrícolas. La sal acarreada en el invierno desde las rutas hasta los ríos es otro factor envenenante. Lo mismo que los diques y las represas, que “barren” amplias franjas de cultivo. La agricultura da cuenta de alrededor del 70% del uso global del agua.
Si bien las naciones industrializadas han tenido bastante éxito en el control de la contaminación proveniente de industrias, siguen teniendo problemas con la escorrentía en las tierras de cultivos y con las aguas que fluyen de los centros urbanos cargadas con todos tipos de elementos.
La situación es muy distinta en los países en desarrollo, donde hay un déficit notable de sistemas cloacales y de controles de aguas residuales industriales.
Es probable que diez países africanos experimenten una severa escasez de agua, con Egipto perdiendo vitales provisiones del río Nilo mientras otras naciones desarrollan las fuentes del río. En China, cincuenta ciudades enfrentan ya la escasez de agua. En India, decenas de miles de villorrios enfrentan la escasez. En México, se extrae un 40% más de agua de cuanto se reemplaza, lo que hace que la tierra se hunda e introduce la posibilidad de tener que importar agua dulce. En la ex Unión Soviética el agotamiento de agua de río para la irrigación y para otras necesidades ya ha hecho que el mar de Aral descienda dos tercios desde 1960 y en los Estados Unidos, un quinto de la tierra irrigada es sometida al excesivo bombeo de agua de pozo.
Las propias viviendas están polucionadas por los productos de limpieza contra los cuales ya son poco efectivos los mantos filtrantes, taponados por esas “aguas negras” (Petróleo) que llegan al mar.
A la basura producida por el hombre y los escapes de contaminantes industriales, hay que añadir los tóxicos fabriles echados a los ríos y la polución de los cientos de alcantarillas. Los países occidentales industriales han hecho algún progreso al establecer controles sobre la contaminación industrial en particular. Pero subsisten problemas masivos. A la mayoría, les resulta sorprendente que en los países con mayor capacidad económica, poco más de la mitad de la gente cuente con el servicio de plantas de tratamiento de aguas fecales. El río Rhin drena una de las regiones más altamente industrializadas del mundo. Ha sido el foco de importantes esfuerzos europeos por mejorar el alcantarillado y el tratamiento de los desechos industriales. Han vuelto los peces a algunas partes del río de las que estuvieron ausentes por décadas. Pero la contaminación por las sustancias químicas tóxicas y el desecho mineral sigue siendo alta. El peligro de polución esta siempre presente.
Las industrias pueden producir el ingreso de las aguas de sustancias altamente tóxicas: cobre, cinc, plomo, mercurio, entre otras. Estos metales suelen ser acumulativos, la ingesta repetida de pequeñas cantidades determina al cabo del tiempo altas concentraciones de metales en los tejidos de los organismos. Estas aguas contaminadas suelen terminar en el mar y gran cantidad de peces de consumo humano se convierten a su vez en agentes tóxicos.
El mercurio es particularmente temido por su elevada toxicidad de alguno de sus derivados que, además, debido a su escasa biodegradabilidad se concentra en los seres vivos. El mercurio vertido en forma orgánica o mineral, se convierte en metilmercurio muy poco biodegradable, muy tóxico y se concentra muy rápido en las cadenas alimenticias. En algunos casos puede haber coeficientes superiores a los 100.000 en el agua contaminada y en algunos peces que viven en ella.
Usar el agua de manera más eficiente reduciendo el derroche es obviamente el camino. Se ha estimado, que si el derroche de agua en torno del río Indo, en Pakistán, pudiera reducirse en sólo un décimo, podrían irrigarse otro dos millones de hectáreas de tierras cultivables. Por fortuna, se esta tomando conciencia en mejorar el flujo de los canales de irrigación y se esta usando la irrigación por tubo capilar para llevar el agua directamente a las raíces. Estos son algunos de los métodos para solucionar el problema de la escasez del agua y de la necesidad de aprovechar mejor los recursos de agua.
Todo esto es un grave problema en algunos países del Tercer Mundo. La mayoría de los ríos de India son poco más que alcantarillas descubiertas que llevan al mar los desechos no tratados de las áreas rurales y urbanas. Alrededor del 70% de las aguas superficiales del subcontinente está contaminado. En general los ríos de Asia son tal vez los más degradados del mundo.
Aguas subterraneas
La contaminación de las aguas subterráneas debe considerarse como el problema de contaminación más importante de la Argentina, más que nada debido a la exposición a los riesgos de salud de una gran parte de los hogares -incluyendo una gran proporción de los de bajo recursos- que dependen del agua subterránea para sus necesidades diarias.
No por estar escondidas bajo tierra las aguas subterráneas están liberadas de las descargas, el área más crítica es la Metropolitana de Buenos Aires, por la gran cantidad de gente afectada y por la baja cobertura de infraestructura en las municipalidades más apartadas. La principal fuente de contaminación son los tanques sépticos y, en menor medida, las aguas residuales industriales. Las aguas poseen contaminación bacteriológica y salina por nitrato.
La solución más efectiva es promover la extensión de servicios de saneamiento y agua potable a los barrios de bajos ingresos y áreas suburbanas que actualmente no lo reciben.
Posibles soluciones
Todos sabemos que el agua es un elemento y una de las necesidades más importantes para los seres humanos; sin embargo, continuamos contaminándola y desperdiciándola sin ningún tipo de control.
Sin embargo, donde hay vida siempre hay esperanzas… La experiencia acumulada durante varias décadas de utilización de tecnología convencional para el tratamiento de lechos percoladores y lodos activados, permitió llegar a la conclusión que estos métodos no son técnica ni económicamente adecuados para poblaciones de escasos habitantes por sus elevados costos de construcción, operación y mantenimiento.
Una nueva solución a ese inconveniente aparece en el campo biotecnológico. Combinando conocimientos de ingeniería y de ecología, se diseñan ecosistemas artificiales para detoxificar y purificar las aguas residuales. Estas plantas de tratamiento naturales, son copiadas de los ecosistemas llamados humedales, son movidos por la energía contenida por la luz del sol (fotosíntesis) y en las moléculas de los contaminantes.
En el proceso de tratamiento, los residuos se transforman y se reintegran al ambiente en forma no agresiva. El agua ya purificada se puede reutilizar en la producción de forrajes, madera o en acuicultura.
De esta manera, los efluentes cloacales durante muchos años fueron un problema sin solución técnica definitiva, además de ser muy caros y de golpe aparece una solución simple, barata, sin mantenimiento, sustentable en el tiempo y hasta se puede convertir en un recurso productivo de algo rentable.
En la Argentina, se esta comenzando a utilizar este proceso, no a gran escala pero ya se están realizando experiencias… La laguna de Chascomús, en la Provincia de Buenos Aires, pierde dos centímetros de profundidad al año. Popular, entrañable, castigada por las inundaciones, víctima de la contaminación por los desechos cloacales que recibe, no se encuentra sola en su desdicha. Adela, una laguna cercana, corre la misma suerte. Las dos forman parte de un sistema conocido como las encadenadas de la depresión del río Salado.
¿Qué solución se les puede encontrar para limpiarlas? La solución esta en aplicar la biotecnología al importante campo de la ecología, tan íntimamente relacionado con la posibilidad de conservar un medio ambiente amigable. Limpiar las aguas es apenas uno de sus aspectos. La biotecnología ambiental tiene como objetivo la protección y la restauración de la calidad del ambiente.
La laguna tiene una planta de purificación convencional, de tratamiento primario, que utiliza metodologías físico-químicas para sacarle la parte más gruesa de sus contaminantes. Pero, instalada en los años 70, no es suficiente. Algunos nutrientes como el nitrato y el fósforo permanecen en el lugar y se suman a los que existen en las aguas.
Se descubrió que la instalación de una nueva estructura fácil de manejar, económica y de bajo costo, entre la planta purificadora convencional y las aguas de la laguna podría resolver el problema.
Comenzarían a utilizarse plantas (vegetales) flotantes que purificarían la superficie de un modo ecológico. Eso permitiría aliviar a la laguna y contribuir a la salud de los peces y de los seres humanos.
Cuando se concrete la instalación de esta estructura, será la primera planta en la Provincia de Buenos Aires, biotecnológica para el tratamiento de aguas residuales. Y cuando funcione, las aguas volverán a oler a limpio sin la necesidad de haber instalado costosas máquinas con motores y burbujeos molestos.
El hombre tecnológico despreció la naturaleza; explotó sus recursos y la contempló desde la ventana. Hay que cambiar esa mentalidad. Somos la naturaleza… Sería bueno recordar los párrafos de la carta que el Jefe Seattle de la tribu Suwamish le escribió al presidente de los Estados Unidos, Franklin Pierce, en 1855 y donde expresa que: “Los ríos son nuestro hermanos, ellos calman nuestra sed. Los ríos llevan nuestras canoas y alimentan a nuestros hijos… Si contamináis vuestra cama, moriréis alguna noche sofocados por vuestros propios desperdicios”… No lo olvidemos.
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El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); delATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.
Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.
Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.
Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de Africa y América del Sur y otras.
Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización.
Es menos importante que los otros elementos que hemos visto, pero imprescindible porque forma parte de las proteínas.
Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado por los seres vivos en pequeñas cantidades.
El azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar diversas funciones, además el azufre está presente en prácticamente todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos.
El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o al agua.
Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.
La actividad industrial del hombre esta provocando exceso de emisiones de gases sulfurosos a la atmósfera y ocasionando problemas como la lluvia ácida.
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Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis deproteínas, 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.
El ciclo del carbono es un ciclo biogeoquímico por el cual el carbono se intercambia entre labiosfera, la litosfera, la hidrosfera y laatmósfera de la Tierra. Los conocimientos sobre esta circulación de carbono posibilitan apreciar la intervención humana en el clima y sus efectos sobre el cambio climático.
El carbono (C) es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después del hidrógeno, el helio y el oxígeno (O). Es el pilar de la vida que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas.
En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la superficie y el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico.
Suele considerarse que este ciclo está constituido por cuatro reservorios principales de carbono interconectados por rutas de intercambio. Los reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre (que, por lo general, incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo, como el carbono del suelo), los océanos (que incluyen el carbono inorgánico disuelto, los organismos marítimos y la materia no viva), y los sedimentos (que incluyen los combustibles fósiles). Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el fondo activo más grande de carbono cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del océano profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.
El balance global es el equilibrio entre intercambios (ingresos y pérdidas) de carbono entre los reservorios o entre una ruta del ciclo específica (por ejemplo, atmósfera – biosfera). Un examen del balance de carbono de un fondo o reservorio puede proporcionar información sobre si funcionan como una fuente o un almacén para el dióxido de carbono.
Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra – que constituye la hidrósfera – se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una circulación contínua – el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es insignificante en relación a las cantidades movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.
El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a precipitación.
La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, regular en capas, en el caso del granizo.
La precipitación incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de haber terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales más regulares.
Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico decurren en la atmósfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre.
El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y dos que producen escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división está condicionada por varios factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características físicas del lugar donde ocurre la precipitación.
Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento superficial y la evaporación directa del agua que se acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y localizado sobre una formación geológica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial, evaporación del agua que permanece en la superficie y aún evapotranspiración del agua que fue retenida por la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una formación geológica subyacente permeable y espesa.
La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación contínua del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.
El oxígeno, es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células.
Pero el metabolismo celular, se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así, una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que laanaeróbica.
La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos, está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.
Otra parte del ciclo del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.
Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre,fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.
Un elemento químico o molécula necesario para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie. Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:
- Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.
- Micronutrientes. Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo
La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los organismos. Pero, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de labiosfera, y convertidas en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.
El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida, geo: en la tierra), ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). Así, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal, puede ser la misma que pasó por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.
Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían por esto son muy importantes.
El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.
Hay dos tipos de ciclos biogeoquímicos, que están interconectados:
- Gaseoso. En el ciclo gaseoso, los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, oxígeno y nitrógeno.
- Sedimentario. También se estudian los ciclos biogeoquímicos de los contaminantes.
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