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La hidrosfera



Hace unos 4600 millones de años durante la formación de la Tierra, las altas temperaturas mantenían el agua en forma de vapor. Cuando la tierra comenzó a enfriarse por debajo del punto de ebullición del agua, ocurrieron gigantescas precipitaciones que llenaron de agua las partes más bajas de la superficie formando los océanos. Así, la mayor proporción del agua que se encuentra en el planeta es la que forma parte de los mares en a través del agua salada, mientras que la mayor proporción de agua dulce se encuentra como masas de hielo y agua subterránea. El resto del agua que se encuentra en el planeta está sobre los continentes y en la atmósfera.

Tabla 1.- Distribución del agua en la tierra


Localización
Distribución del área
Agua líquida oceánica
1322·106km3
Agua sólida oceánica
26·106km3
Epicontinentales (a)
225000 km3
En la atmósfera
12000 km3
Aguas subterránea (b)
2-8 ·106km3

(a) En las aguas epicontinentales se incluyen el mar Caspio, el Aral y el mar Muerto, además de lagos, ríos y lagunas.

(b) Se presenta una estimación, ya que su cálculo es difícil.

Ciclo del Agua:
El agua permanece en constante movimiento. El vapor de agua en la atmósfera se condensa y cae sobre continentes y océanos en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en los continentes va descendiendo de las montañas en ríos, o se infiltra en el terreno acumulándose en forma de aguas subterráneas. Gran parte de las aguas continentales acaban en los océanos, o son evaporadas o transpiradas por las plantas volviendo de nuevo a la atmósfera. También de los mares y océanos está evaporándose agua constantemente. La energía del sol mantiene este ciclo en funcionamiento continuo.

Al año se evaporan 500.000 km3 de agua, lo que da un valor medio de 980 l/m2 o mm. Es decir, es como si una capa de 980 mm (casi un metro) de agua que recubriera toda la Tierra se evaporara a lo largo del año. Como en la atmósfera permanecen constantemente sólo 12.000 km3 , quiere decir que la misma cantidad de 500.000 km3 que se ha evaporado vuelve a caer en forma de precipitaciones a lo largo del año. Aunque la media, tanto de la evaporación como de la precipitación sea de 980 mm, la distribución es irregular, especialmente en los continentes. En los desiertos llueve menos de 200 mm y en algunas zonas de montaña llueve 6.000 mm o más.

El tiempo medio que una molécula de agua permanece en los distintos tramos del ciclo es de 9 a 10 días en la atmósfera, 12 a 20 días en los ríos, de 1 a 100 años en los lagos, de 300 años en los pozos subterráneos y de 3.000 años en los océanos. Estos tiempos de permanecían tienen gran influencia en la persistencia de la contaminación en los ecosistemas acuáticos, por ejemplo, si se contamina un río, al cabo de pocos días o semanas puede quedar limpio, por el propio arrastre de los contaminantes hacia el mar, en donde se diluirán en grandes cantidades de agua. Pero si se contamina un pozo subterráneo el problema persistirá durante decenas o cientos de años.

Características del agua.
Las características del agua hacen que sea un líquido idóneo para la vida. La elevada polaridad de la molécula de agua tiene especial interés porque de ella se derivan otras importantes propiedades.

a. Polaridad: Las moléculas de agua son polares. Por esta polaridad el agua es un buen disolvente de sales y otras sustancias polares pero un mal disolvente de gases y otras sustancias apolares como las grasas y aceites.

b. Calor específico de vaporización y fusión: La cantidad de calor necesario para evaporar y fundir el agua es elevada cuando se compara con la de otras sustancias de tamaño parecido. Esto se debe a que las moléculas de agua están unidas por fuerzas eléctricas entre las zonas positivas de unas y las negativas de otras. Esto hace que el agua sea un buen almacenador de calor y así ayuda a regular la temperatura del planeta y de los organismos vivos.

c. Cohesividad: La cohesividad es una propiedad del agua, producto de la polaridad, ya que las moléculas al ser atraídas entre sí, se mantienen como enlazadas unas con otras. La cohesividad explica fenómenos tales como el movimiento del agua sobre el suelo.

d. Densidad y estratificación: La densidad del agua es de 1kg/l, pero varía ligeramente con la temperatura y las sustancias que lleva disueltas, lo que tiene una considerable importancia ecológica.

La densidad aumenta al disminuir la temperatura hasta llegar a los 4º C en los que la densidad es máxima. A partir de aquí disminuye la densidad y el hielo flota en el agua. Esto hace que cuando un lago o el mar se congelan, la capa de hielo flote en la superficie y aísle al resto de la masa de agua impidiendo que se hiele. Las capas de agua de distintas densidades se colocan en estratos que funcionan como partes independientes. Al no haber intercambio entre ellas, algunos nutrientes, como el oxígeno o los fosfatos, se pueden ir agotando en algunas capas mientras son abundantes en otras. Los seres vivos pueden seguir viviendo en el agua líquida por debajo del hielo.

e. Salinidad: Los iones que dan la salinidad al agua tienen dos orígenes. Los arrastrados por el agua que llega desde los continentes y los que traen los magmas que surgen en las dorsales oceánicas.


En un litro de agua de mar suele haber aproximadamente unos 35 g de sales, de los cuales las dos terceras partes, aproximadamente, son cloruro de sodio. Hay lugares en los que la salinidad es distinta (por ejemplo es proporcionalmente alta en el Mediterráneo y baja en el Báltico), pero siempre se mantiene una proporción similar entre los iones, aunque las cantidades absolutas sean diferentes. Enn algunos mares interiores la salinidad llega a ser muy alta, como es el caso del Mar Muerto con 226 g de sal por litro.

En las aguas dulces continentales se encuentran cantidades mucho menores de iones. El componente principal es el bicarbonato cálcico (unos decigramos por litro), cuya mayor o menor presencia indica el grado de dureza de las aguas.

Gases disueltos: El oxígeno disuelto en el agua supone una importante limitación para los organismos que viven en este medio. Mientras en un litro de aire hay 209 ml de oxígeno, en el agua la cantidad que se llega a disolver es 25 veces menor. La difusión del oxígeno en el agua es muy lenta. La turbulencia de las aguas, al agitarlas y mezclarlas, acelera el proceso de difusión miles de veces.

La temperatura influye en la solubilidad. Mientras que los sólidos se disuelven mejor a temperaturas más elevadas, en los gases sucede lo contrario. Las aguas frías disuelven mejor el oxígeno y otros gases que las aguas cálidas porque mayor temperatura significa mayor agitación en las moléculas lo que facilita que el gas salga del líquido.

Aguas continentales:
Ríos. Los ríos nacen en manantiales en los que surgen a la superficie aguas subterráneas o en lugares en los que se funden los glaciares. A partir de su nacimiento siguen la pendiente del terreno hasta llegar al mar. Un río con sus afluentes drena una zona que se conoce como cuenca hidrográfica. La separación entre cuencas es la divisoria de aguas.
Desde su nacimiento en una zona montañosa y alta hasta su desembocadura en el mar el río suele ir disminuyendo su pendiente.

El perfil longitudinal muestra muy bien el transcurrir del río hasta que llega al mar. Normalmente la pendiente es fuerte en el primer tramo del río, cuando viaja por las montañas (tramo alto), y se hace muy pequeña, casi horizontal, cuando se acerca a la desembocadura (tramo bajo). La desembocadura marca el nivel de base del río. El río sufre variaciones en su caudal. En las estaciones lluviosas aumenta y en las secas disminuye, aunque algunos ríos presentan el caudal máximo en la época del deshielo. Las crecidas pueden ser graduales o muy bruscas.

Lagos.
Los lagos se forman cuando el agua recogida en una zona no sale directamente al mar sino que pasa o acaba en una depresión. En muchos casos del lago sale un río que va al mar, pero en otros no hay desagüe, sino que las aguas se evaporan en la atmósfera directamente desde el lago.

Aguas subterráneas.
Parte del agua que cae resbala sobre el terreno hasta llegar a ríos y lagos (agua de escorrentía), pero otra parte se infiltra, bien directamente cuando llueve, o desde los ríos y lagos. Desde el suelo parte del agua sale por evaporación, o por manantiales o alimenta ríos y lagos a través de su lecho  (ver figura abajo). Las rocas y suelos que dejan pasar el agua se llaman permeables en contraposición a las impermeables.


Aguas subterráneas

El agua que penetra por los poros de una roca permeable acaba llegando a una zona impermeable que la detiene. Así la parte permeable se va llenando de agua (zona de saturación). La zona por encima de ésta, en la que el agua va descendiendo, pero en los poros todavía hay aire, se llama zona de aireación y el contacto entre las dos, nivel freático. El nivel freático sale por encima de la superficie cuando tras fuertes lluvias el suelo se encharca. Las rocas porosas y permeables que almacenan y transmiten el agua se llaman acuíferos y son una fuente importante de agua para uso humano.

Los principales tipos de acuífero son:

Acuíferos detríticos: están formados por masas de rocas fragmentadas, como las arenas o las gravas, que almacenan el agua en los espacios intersticiales.

Acuíferos cársticos: algunas rocas son disueltas por el agua y forman unas estructuras geológicas típicas llamadas Karst capaces de almacenar grandes cantidades de agua.  Las calizas son las rocas que más habitualmente forman Karsts, pero también las dolomías, los yesos y las sales pueden formarlos. Las rocas carbonatadas ocupan más de 100 000 km2 en la península Ibérica, por lo que los paisajes y los acuíferos cársticos son frecuentes.

Océanos y mares.

Los océanos son grandes masas de agua que separan los continentes. El planeta tierra tiene cinco océanos, el más extenso es el Pacífico, que con sus 180 millones de km 2 supera en extensión al conjunto de los continentes. Los otros cuatro son el Atlántico, el Índico, el Antártico o Austral y el Ártico. Dentro de los océanos se llama mares a algunas zonas cercanas a las costas, situados casi siempre sobre la plataforma continental.


Relieve del fondo oceánico

La profundidad media de los océanos, es de unos cuatro o cinco kilómetros, ésta profundidad varía dependiendo de la zona:

Plataforma continental: Es la continuación de los continentes por debajo de las aguas, con profundidades que van desde 0 metros en la línea de costa hasta unos 200 m. Ocupa alrededor del 10% del área oceánica. Es una zona de gran explotación de recursos petrolíferos, pesqueros, entre otras.

Talud:
Es la zona de pendiente acentuada que lleva desde el límite de la plataforma hasta los fondos oceánicos. Aparecen hendidos, de vez en cuando, por cañones submarinos tallados por sedimentos que resbalan en grandes corrientes de turbidez que caen desde la plataforma al fondo oceánico.

Fondo oceánico: Con una profundidad de entre 2000 y 6000 metros ocupa alrededor del 80% del área oceánica.


Cadenas dorsales oceánicas: Son levantamientos alargados del fondo oceánico que corren a lo largo de más de 60.000 km. En ellas abunda la actividad volcánica y sísmica porque corresponden a las zonas de formación de las placas litosféricas en las que se está expandiendo el fondo oceánico.

Cadenas de fosas abisales: Son zonas estrechas y alargadas en las que el fondo oceánico desciende hasta más de 10.000 m de profundidad en algunos puntos. Son especialmente frecuentes en los bordes del Océano Pacífico. Con gran actividad volcánica y sísmica porque corresponden a las zonas en donde las placas subducen hacia el manto.

Temperatura:
En los océanos hay una capa superficial de agua templada (12º a 30º C), que llega hasta una profundidad variable hasta alcanzar unos 400 a 500 metros. Por debajo de esta capa el agua está fría con temperaturas de entre 5º y -1º C. Se llama termoclina al límite entre las dos capas. El Mediterráneo supone una excepción a esta distribución de temperaturas porque sus aguas profundas se encuentran a unos 13º C. Esto se debe a que el mar Mediterráneo está casi aislado al comunicarse con el Atlántico sólo por el estrecho de Gibraltar y por esto se acaba calentando todo la masa de agua. También, el agua está más cálida en las zonas ecuatoriales y en las tropicales y más fría cerca de los polos y en las zonas templadas.

Corrientes marinas.
Las aguas de la superficie del océano son movidas por los vientos dominantes dando origen a corrientes superficiales en forma de remolinos. El giro de la Tierra hacia el Este influye también en las corrientes marinas, porque tiende a acumular el agua contra las costas situadas al oeste de los océanos. Este efecto puede representarse moviendo un recipiente con agua en una dirección y observando que el agua sufre un cierto retraso en el movimiento y se levanta contra la pared de atrás del recipiente. Así se explica, según algunas teorías, que las corrientes más intensas como las del Golfo en el Atlántico y la de Kuroshio en el Pacífico se localicen en esas zonas.

Este mismo efecto del giro de la Tierra explicaría las zonas de afloramiento que hay en las costas este del Pacífico y del Atlántico en las que sale agua fría del fondo hacia la superficie. Este fenómeno es muy importante desde el punto de vista económico, porque el agua ascendente arrastra nutrientes a la superficie y en estas zonas prolifera la pesca. Las pesquerías de Perú, Gran Sol (sur de Irlanda) o las del África atlántica se forman de esta manera.


En los océanos hay también, corrientes profundas o termohalinas en la masa de agua situada por debajo de la termoclina. En estas el agua se desplaza por las diferencias de densidad. Las aguas más frías o con más salinidad son más densas y tienden a hundirse, mientras que las aguas algo más cálidas o menos salinas tienden a ascender. De esta forma se generan corrientes verticales unidas por desplazamientos horizontales para reemplazar el agua movida. En algunas zonas las corrientes profundas coinciden con las superficiales, mientras en otras van en contracorriente.

Las corrientes oceánicas trasladan grandes cantidades de calor de las zonas ecuatoriales a las polares. Unidas a las corrientes atmosféricas son las responsables de que las diferencias térmicas en la Tierra no sean tan fuertes como las que se darían en un planeta sin atmósfera ni hidrosfera. Por esto su influencia en el clima es tan notable.

Olas: Las olas son formadas por los vientos que barren la superficie de las aguas. Mueven al agua en cilindro, sin desplazarla hacia adelante, pero cuando llegan a la costa y el cilindro roza en la parte baja con el fondo inician una rodadura que acaba desequilibrando la masa de agua, produciéndose la rotura de la ola. Los movimientos sísmicos en el fondo marino producen, en ocasiones gigantescas olas llamadas tsunamis.

Mareas: Las mareas tienen una gran influencia en los organismos costeros que tienen que adaptarse a cambios muy bruscos en toda la zona intermareal: estos organismos deben soportar algunas horas cubiertos por las aguas marinas y azotadas por las olas seguidas de otras horas sin agua o, incluso en contacto con aguas dulces, si llueve. Además, en algunas costas, por la forma que tienen, se presentan fuertes corrientes de marea, cuando suben y bajan las aguas, que arrastran arena y sedimentos y remueven los fondos en los que viven los seres vivos. En la cercanía del litoral se suelen producir corrientes costeras de deriva, muy variables según la forma de la costa y las profundidades del fondo, que tienen mucho interés en la formación de playas, estuarios y otros formas de modelado costero.

La energía liberada por las olas en el choque continuo con la costa, las mareas y las corrientes tienen una gran importancia porque erosionan y transportan los materiales costeros, hasta dejarlos sedimentados en las zonas más protegidas. En la formación de los distintos tipos de ecosistemas costeros: marismas, playas, rasas mareales, dunas, entre otras. También influyen de forma importante los ríos que desemboquen en el lugar y la naturaleza de las rocas que formen la costa.

Glaciares.
Los glaciares son grandes masas de hielo que se forman cuando la nieve que cae va acumulándose de un año a otro, sin que le de tiempo para fundirse. Por la presión la nieve va perdiendo el aire y acaba formándose primero hielo lechoso y luego hielo azul, tan transparente como el cristal. Para que existan glaciares en una zona se requieren dos condiciones:

1.
que tenga promedios de temperatura tan bajos como para permitir que la nieve se acumule de un año a otro. Esto sucede en las zonas ecuatoriales a partir de los 5.000 m de altitud y en la Antártida al nivel del mar. En la Península Ibérica sólo se dan estas condiciones en lugares de los Pirineos situados a más de 3.000 m.

2. que tenga precipitación suficiente. Así, por ejemplo, hay lugares del norte de Siberia muy fríos pero en los que llueve tan poco que la capa de nieve rara vez supera el metro de altura.

Zonas periglaciares.

Se llama zonas periglaciares a las grandes extensiones que rodean a los casquetes glaciares o que se sitúan inmediatamente por debajo de las zonas de nieves perpetuas de las montañas.  Su suelo no está cubierto por el hielo permanentemente, pero está helado la mayor parte del año. Este suelo se llama permafrost y está permanentemente helado a partir de una pequeña profundidad. Cuando en la primavera se deshiela la capa más superficial se forman grandes charcos en los que se reproducen los mosquitos.

Contaminación del agua: Los ríos, lagos y mares recogen, los desperdicios producidos por la actividad humana.  Si bien el ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación, la capacidad regeneradora del agua está disminuyendo debido a la cantidad de pesticidas, desechos químicos, metales pesados y residuos radiactivos, entre otros. Los residuos de estos desechos pueden ser encontrados en cantidades variables al analizar las aguas de los más remotos lugares del mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana, y dañinas para la vida. Con la industrialización y el desarrollo económico el problema de la contaminación afecta tanto a países desarrollados como en vías de desarrollo. Todos tienen una cuota de responsabilidad en este problema es por ello importante reflexionar y poner en acción ideas que permitan mejor la calidad ambiental.
 
 

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