1. CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE 2. IMPORTANCIA EN EL MUNDO ACTUAL DE LAS CIENCIAS AMBIENTALES. ENFOQUE INTERDISCIPLINAR 2.1. Relación del Medio Ambiente con otras disciplinas (Física, Química, Matemáticas, Ecología, Economía, Geología...) 3. TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS 3.1. Concepto de sistema. Enfoque reduccionista y holístico. 3.2. Tipos de sistemas: abiertos, cerrados y aislados. 3.3. Dinámica de sistemas. 4. REALIZACIÓN DE MODELOS SENCILLOS DE LA ESTRUCTURA DE UN SISTEMA AMBIENTAL NATURAL 4.1. Caja Negra. 4.2. Caja Blanca. 4.2.1. Relaciones causales: concepto y tipos (Simples: directas, inversas o encadenadas; y Complejas: realimentación o retroalimentación positiva y negativa. Aplicar estos conceptos con el crecimiento de una población). 5. COMPLEJIDAD Y ENTROPÍA 5.1. La energía en los sistemas. Primera y segunda ley de la Termodinámica. Entropía. 6. EL MEDIO AMBIENTE COMO SISTEMA. LA HIPÓTESIS DE GAIA 7. CAMBIOS AMBIENTALES A LO LARGO DE LA HISTORIA DE LA TIERRA. 7.1. Introducción 7.2. Concepto de extinción 7.3. Factores de extinción 7.4. Las extinciones durante el Proterozoico. La extinción precámbrica 7.5. Las extinciones durante Fanerozoico. Extinciones paleozoicas, mesozoicas y cenozoicas. 1 2 PUNTOS Defina sistema dentro de la Teoría de Sistemas. Explique los dos enfoques con los que se puede abordar el estudio de un sistema: el enfoque reduccionista y el enfoque holístico. (2 puntos). (Junio 2010). Defina medioambiente y enumere cuatro disciplinas que intervengan en su estudio (0.7 puntos). ¿Qué es la teledetección? Cite dos aplicaciones (0.7 puntos). ¿Cómo funcionan los sistemas de posicionamiento por satélite? Ponga dos ejemplos de estos sistemas (0.6 puntos). (Septiembre 2012). Defina los siguientes conceptos: sistemas abiertos, relaciones simples directas, retroalimentación negativa, teledetección. (0.5 puntos cada definición). (Septiembre 2011). En relación con la teoría de sistemas, responda a las siguientes cuestiones (Junio 2011).: a) ¿A qué se denominan relaciones causales? (0.2 puntos) b) ¿Qué diferencia hay entre las relaciones simples y las relaciones complejas? (0.3 puntos) c) Diga cómo se denominan las siguientes relaciones explicando por qué. (0.3 puntos cada apartado). A. Entre la lluvia y el caudal de los ríos. B. Entre la contaminación del agua y la vida acuática. C. Entre los incendios forestales, los bosques y la erosión. D. Entre la combustión del carbón y la contaminación atmosférica. E. Entre una población de conejos y el número de nacimientos en esa población. Defina de forma breve y concisa los siguientes términos: medio ambiente, teledetección, yacimiento mineral, huella ecológica. (Cada definición, 0.5 puntos). (Septiembre 2010). Explique en qué consisten los sistemas de determinación de posición por satélite y su fundamento. Señale algunas aplicaciones medioambientales. (Junio 2010). Defina el término extinción (0.3 puntos). Diga cuatro factores que puedan ser causantes de extinción (0.8 puntos). Cite tres momentos a lo largo de la historia de la Tierra en los que se haya producido una extinción masiva (0.9 puntos). 3 PUNTOS Teoría de sistemas. Concepto, modelos, energía en los sistemas y relaciones causales. (Murcia, Junio de 2005) El modelo de sistema caja negra: Concepto y tipos (ponga un ejemplo de cada uno de ellos). La energía en los sistemas. (Murcia, Junio de 2007). El modelo de sistema caja blanca: Concepto y características. Relaciones causales simples y complejas. (Murcia, Septiembre de 2007) 2 1 PUNTO Los componentes del medio ambiente interaccionan y repercuten unos en otros entre los diferentes subsistemas terrestres (atmósfera, hidrosfera, geosfera y biosfera) creando lo que se llama “efecto dominó”. En este sentido, indique cómo afectaría la tala de un bosque con el fin de obtener madera. (Murcia, Septiembre de 2005). En el sencillo modelo de funcionamiento del clima terrestre que se acompaña, comente las relaciones causales (directas, inversa, encadenadas) entre cada uno de los componentes, insertando los signos (+) o (–) donde corresponda. Suponga un flujo de radiación solar constante. (Murcia, Junio de 2006). Con las 9 palabras que se presenta a continuación construya tres frases en las que se integren sólo tres de ellas. Los términos no podrán repetirse. Las frases deberán incluir otras palabras que no estén en la lista y que se consideren precisas. 1. CAJA-NEGRA; 2. ENFOQUE; 3. PESCADILLA; 4. ENTRADAS; 5. COLA; 6. HOLÍSTICO; 7. REDUCCIONISTA; 8. SALIDAS; 9. RETROALIMENTACIÓN. (Murcia, Septiembre de 2007) 3 1. CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE. La definición de medio ambiente presenta diferentes matices en función del que proporciona la definición: Entendemos como medio ambiente al conjunto de valores naturales, sociales y culturales existentes en un lugar y en un momento determinado, que influyen en la vida del ser humano y en las generaciones venideras. Es decir, no se trata sólo del espacio en el que se desarrolla la vida, sino que también comprende seres vivos, objetos, agua, suelo, aire y las relaciones entre ellos, así como elementos tan intangibles como la cultura 2. ENFOQUE INTERDISCIPLINAR Las Ciencias Medioambientales sintetizan e integran aportaciones de diferentes disciplinas, entre las que destacan las Ciencias de la Naturaleza (Biología, Geología, Física y Química) y Ciencias Sociales y Humanidades (Geografía, Historia, Derecho, Economía, etc.). 3. TEORÍA GENERAL DE SISTEMA 3.1. Concepto de sistema. Enfoque reduccionista y holístico. Sistema.- Se define como el conjunto de partes operativamente interrelacionadas, es decir, en el que unas partes actúan sobre otras y del que interesa considerar fundamentalmente el comportamiento global (por ej. un ser vivo, una fábrica, un frigorífico, un coche, un bosque, un lago o incluso la tierra en sus conjunto). Un sistema es más que las suma de sus partes, ya que al interaccionar unas con otras surgen propiedades nuevas que están ausentes en el estudio de las partes. (por ej. las piezas de un automóvil y el automóvil). El estudio del medio ambiente y de los ecosistemas se puede realizar desde dos enfoques: Enfoque reduccionista (método analítico). El método analítico consiste en dividir o fragmentar el objeto de estudio en partes más simples observar el funcionamiento de estas. Es preciso conocer perfectamente las partes para conocer el todo. (Este es el procedimiento utilizado en el método científico, y es valido para problemas sencillos, pero no en casos complejos, como puede ser un organismo o un ecosistema en el que las partes interaccionan dando lugar a situaciones complejas). Aplicado por ej. a un coche: Lo dividiríamos en sus partes: carrocería, ruedas, volante, motor, trasmisión, etc. Analizariamos cada una de las partes (¿Cómo son?, ¿Cómo funcionan?, etc) e intentaríamos inferir de ello como funciona el automóvil. Enfoque holístico (método sintético). Es un método de estudio en el que se trata de conocer las relaciones entre los componentes, es decir “el todo”, “la globalidad” (es decir como funciona el conjunto), aunque no se conozcan con detalle los mismos Considera al conjunto mayor que la suma de las partes. Al aplicar este método se ponen de manifiesto las propiedades emergentes resultantes de las interacciones 4 entre los componentes del sistema (el todo es siempre más que la suma de las partes). Aplicado al ej. anterior. Lo que sometemos a estudio es el automóvil en su modo de funcionar (el desplazamiento, su comportamiento, su función), más que conocer como funciona cada una de sus piezas. 3.2. Tipos de sistemas: abiertos cerrados y aislados. En función de cómo se lleve a cabo el intercambio de materia y energía con el entorno, se habla de tres tipos de sistemas Sistema abierto.- Un sistema abierto es aquel en el que se producen entradas y salidas de materia y energía. Recibe entradas de materia y energía del ambiente exterior y las modifica para producir salidas. Para continuar funcionando, los sistemas abiertos necesitan nuevas entradas. La naturaleza por ej. en relación con la energía funciona como un sistema abierto (con una entrada permanente de esta generalmente procedente del Sol). Se puede esquematizar mediante el modelo de caja negra (como un televisor, donde se toma algo del exterior, entrada, se modifica y se emite algo diferente). Dentro del sistema abierto se pueden distinguir elementos o componentes que pueden formar grupos en función de sus relaciones; estos grupos se denominan subsistemas. Por ejemplo, dentro del televisor hay grupos de transistores, resistencias y circuitos que permiten la emisión de sonidos, de imágenes, de cambio de canal, etc. Sistema aislado.- No intercambia materia ni energía con el entorno. La energía se transforma en calor y aumenta el desorden (ejemplo, el universo). Sistema cerrado.- Intercambia energía con el entorno pero no materia (por ejemplo, en una charca entra energía en forma de energía solar y sale en forma de calor, sin embargo la materia se recicla). 3.3. Dinámica de sistemas. Para estudiar los sistemas se utiliza el enfoque holístico, mediante una metodología conocida como dinámica de sistemas que se basa en observar y analizar las relaciones e interacciones existentes entre las partes del objeto de nuestro estudio, recurriendo al uso de modelos. (Todo esto se verá en el siguiente apartado). Las principales relaciones entre los elementos del sistema son los intercambios de materia, de energía e información. 5 REALIZACIÓN DE MODELOS SENCILLOS DE LA ESTRUCTURA DE UN SISTEMA AMBIENTAL NATURAL. Un modelo es una representación simplificada de la realidad que se elabora para facilitar su comprensión y estudio. Al hacer un modelo se hacen simplificaciones, eliminado aquellos detalles no relevantes. De este modo un sistema se puede representar mediante muchos modelos, cada uno con sus variables. Hay varios tipos de modelos pero se pueden destacar: Modelos mentales. Es la percepción que cada persona tenemos de la realidad. El modelo que formamos en nuestra mente. Este modelo de cada sistema o problema es fruto de nuestras percepciones, nos sirve para guiarnos y lo vamos perfeccionando con arreglo a nuestra experiencia. Cada persona tiene su propio modelo mental, por eso a veces resulta difícil comunicarse con personas de opiniones distintas de las nuestras. Modelos formales. Son los modelos matemáticos. Como todos los modelos son aproximaciones. Son útiles para representar la realidad de la forma más concreta y precisa posible, mediante la utilización de fórmulas y ecuaciones que asocian entre si las variables del modelo. (por ej. las leyes que aplicamos en la física para calcular la velocidad, la gravedad, etc.). Son útiles en la medida que permiten establecer predicciones con la exactitud necesaria 3.4. Caja Negra. Un sistema de caja negra se representa como una caja dentro de la cual no queremos mirar, fijándonos únicamente en las entradas y salidas de materia, energía e información, es decir en sus intercambios con el entorno. 3.5. Caja Blanca. Relaciones causales: concepto y tipos (Simples: directas, inversas o encadenadas; y Complejas: realimentación o retroalimentación positiva y negativa. Aplicar estos conceptos con el crecimiento de una población). Modelo de caja blanca. Es aquel que aplicamos cuando observamos el interior de un sistema. Lo primero que se hace es marcar las variables y unirlas mediante flechas que las relacionen entre si y representar las interacciones. La representación de variables y flechas forma un diagrama causal (causa-efecto). Nota.- El número de variables ha de ser limitado a las estrictamente necesarias para poder realizar un análisis con claridad), Las relaciones causales entre las variables pueden ser simples o complejas Relaciones simples. Una variable A influye sobre otra B, pero no a la inversa. A su vez pueden ser: 6 Directas.- Una variación de A origina una variación de B en el mismo sentido (ejemplo, menos luz conlleva menos fotosíntesis). Inversas. Una variación de A origina una variación de B en sentido contrario (ejemplo, más ruido permite menos calidad de vida). Encadenadas. Se suceden varias relaciones directas e inversas y de la comparación entre las variables primera y última depende que sea encadenada inversa o directa; por ejemplo: Relaciones complejas. Una variable influye sobre otra u otras que, a su vez, influyen sobre la primera. Se forma un ciclo cerrado o bucle de retroalimentación o feedback. Se distinguen las relaciones de retroalimentación positiva y las relaciones de retroalimentación negativa. La retroalimentación positiva. Al aumentar A aumenta B y viceversa (la causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa), aleja continuamente el sistema de su estado inicial produciendo un crecimiento desbocado. Por ej. el crecimiento de la población mundial responde a este tipo de patrón, A mayor numero de individuos, y a mayor numero de individuos mayor número de nacimientos. Esto da lugar a un tipo de crecimiento de tipo exponencial, característico de las plagas y poblaciones que crecen sin control. 7 La retroalimentación negativa (homeostasis). Ocurre cuando al aumenta A aumenta B, pero el incremento de B hace disminuir A (la causa aumenta el efecto, pero el efecto amortigua la causa). Mantiene el sistema estable en torno a su estado ideal, o punto de partida, de forma que si el sistema se separa de él, entrarán en funcionamiento mecanismos que recuperarán las condiciones iniciales (por ej. el termostato de la calefacción). Algunos mecanismos de retroalimentación pueden funcionar en sentidos diferentes, en función de las características ambientales. Por ejemplo, la formación de calizas disminuye el "Efecto Invernadero" al retirar CO 2 de la atmósfera o de la hidrosfera (retroalimentación negativa), pero a finales del Cretácico tras el choque de un gran meteorito, según algunas hipótesis, la lluvia ácida disolvió las calizas y los caparazones calcáreos, liberando gran cantidad de CO2 a la atmósfera, lo que originó un fenomenal "Efecto Invernadero" (retroalimentación positiva). 8 4. COMPLEJIDAD Y ENTROPIA. 4.1. La energía en los sistemas. Primera y segunda ley de la Termodinámica. Entropía. Todos los sistemas naturales tienen que obedecer a las leyes de la termodinámica. Estas son: Primera ley: conservación de la energía. La energía no se crea, ni se destruye sino que sólo se transforma. En todo sistema por tanto la energía entrante será igual a la energía retenida en este más la que salga de él. Segunda ley: La entropía. En cada transferencia, la energía se trasforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra más dispersa y desorganizadas. La entropía está asociada al orden. A mayor entropía mayor desorden. La tendencia natural de universo es hacia un estado de mayor entropía (desorden). El funcionamiento de un ser vivo es una lucha permanente contra la entropía, es decir para mantener sistemas internos ordenados, ha de emplear grandes cantidades de energía (fotosíntesis y respiración). Los organismos vivos somos de este modo sistemas abiertos que rebajamos nuestra entropía a costa de aumentar la del entorno 4. EL MEDIO AMBIENTE COMO INTERACCIÓN DE SISTEMAS. La Tierra es un sistema abierto, recibe energía del Sol, materia y energía de los meteoritos y energía de las mareas; por otra parte, pierde energía en forma de calor y de las mareas. Es un sistema que se autorregula, manteniendo una media de 15 grados centígrados de temperatura, lo cual permite la existencia de agua líquida y de vida. Dentro de este sistema se distinguen subsistemas: Atmósfera (mezcla gaseosa que forma la capa más externa del planeta), Hidrosfera (capa discontinua de agua que cubre en parte la superficie sólida del planeta) (agua continental, oceánica, hielo, de la atmósfera y de los seres vivos), Geosfera (interesará sobre todo la parte superior de la litosfera) y Biosfera (seres vivos). También poseen subsistemas, muchos de ellos con puntos de partida y bucles de retroalimentación. Los componentes del sistema Tierra se relacionan de una u otra forma en un equilibrio dinámico: a. La biosfera presenta el máximo grado de relación entre sí y con los demás subsistemas. En efecto, los procesos biológicos han modificado drásticamente las características del medio: la atmósfera debe su oxígeno a 9 la fotosíntesis, el contenido de bicarbonato de las aguas oceánicas se relaciona con los seres vivos, etc. b. El agua fluye por la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera y la biosfera, mediante sucesivos cambios de estado en el ciclo del agua. c. En los ciclos biogeoquímicos, algunos elementos como el carbono, el nitrógeno o el fósforo van pasando de unos subsistemas a otros, permaneciendo estables en ciertas moléculas, durante algún tiempo. d. Las interacciones entre todos estos subsistemas tienen como resultado la regulación del clima, de modo que el sistema Tierra puede considerarse como un sistema climático. Algunos factores afectan al clima terrestre muy lentamente (cambios en los parámetros orbitales, en el flujo térmico, en la radiación solar, distribución de continentes y océanos), mientras que otros tienen efectos más rápidos (“efecto invernadero” y albedo). Cambios en los parámetros orbitales de la Tierra (Excentricidad de la órbita, Oblicuidad, Precesión y Nutación). Provocan variaciones climáticas a largo plazo. Radiación solar y flujo térmico de la Tierra.- El Sol es una estrella en la que ha ido aumentando la luminosidad. El calor irradiado por la Tierra ha ido disminuyendo a lo largo de la historia terrestre (ahora es entre 3 y 7 veces menor que en sus orígenes). Distribución de continentes y océanos.- Los océanos suavizan el clima, pues las corrientes oceánicas transportan calor de unas partes a otras y actúan como reguladores en los ciclos de algunos gases influyentes en el efecto invernadero (vapor de agua y dióxido de carbono). Los movimientos de las placas influyen en el clima (cuando se reúnen domina el clima continental frío). Efecto invernadero.- Algunos gases presentes en la atmósfera (dióxido de carbono, metano, los CFC, vapor de agua, ozono, etc.) permiten el paso de radiación solar de onda corta, pero retrasan la salida de la radiación de onda larga emitida por la superficie terrestre. Esto se traduce en un aumento de la temperatura que se conoce con el nombre de efecto invernadero, proceso natural que ha hecho posible el desarrollo de la vida en nuestro planeta pues, en ausencia de tales gases, se calcula que la temperatura media en la superficie terrestre sería de unos -18 grados centígrados. Sin embargo, se considera que sus efectos y consecuencias pueden ser nocivos en un futuro próximo, por lo que deben tomarse medidas urgentes para evitar su progresión. Albedo.- Es el porcentaje de luz solar reflejada por nuestro planeta. El albedo depende de la capacidad de absorción de las zonas superficiales del planeta; influyendo los factores siguientes: Los mares, lagos y vegetación absorben en gran medida la luz incidente; estos lugares tienen un albedo bajo El hielo, la nieve y las nubes reflejan el 100 % de las radiaciones. El polvo atmosférico refleja la luz. 10 HIPÓTESIS GAIA. Algunos autores, principalmente J. Lovelock, han desarrollado un modelo de la Tierra conocido como “hipótesis Gaia”, en alusión a la diosa griega Madre Tierra. Según este modelo, la tierra con numerosas funciones que interaccionan y con mecanismos de retroalimentación que. La hipótesis de Gaia es un conjunto de modelos científicos, según el cual la biosfera es un superecosistema en el cual la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma. Según la hipótesis de Gaia, la atmósfera y la parte superficial del planeta Tierra se comportan como un todo coherente, donde la vida, su componente característico, se encarga de autorregular sus condiciones esenciales tales como la temperatura, composición química y salinidad en el caso de los océanos (moderando las temperaturas extremas y manteniendo relativamente constante el ambiente físico-químico) Sus argumentos eran: La temperatura global de la superficie de la Tierra ha permanecido constante, a pesar del incremento en la energía proporcionada por el Sol. La composición atmosférica permanece constante, aunque debería ser inestable. La salinidad del océano permanece constante. La no existencia de vida, y su capacidad de autorregulación, nos explicaría por ejemplo los muy diferentes valores de gases atmosféricos de otros planetas situados en el cinturón de la vida y a los cuales debíamos de parecernos: CO2: Marte 95%, Venus 98%, Tierra (sin vida) 98%, Tierra (con vida) 0.03%. O2: Marte 0,13%, Venus trazas, Tierra (sin vida) trazas, Tierra (con vida) 21%. 11 7. CAMBIOS AMBIENTALES A LO LARGO DE LA HISTORIA DE LA TIERRA 7.1 INTRODUCCIÓN A lo largo de la historia de la Tierra se han producido una serie de cambios ambientales provocados por una serie de factores (biológicos, físico-químicos o extraterrestres) que llegaron a desencadenar importantes variaciones climáticas y biológicas (extinciones). 7.2 CONCEPTO DE EXTINCIÓN Extinción. Es la desaparición de todos los miembros de una especie o un grupo de taxones (especies, generos, ordenes). Se considera extinta a una especie a partir del instante en que muere el último individuo de esta Cuando se habla de extinción de especies, se hace referencia a la muerte de todos los individuos que componen una especie, ya sea a nivel local o global. Cuando hablamos de extinciones en masa hacemos referencia a que desaparecen, al menos, el 50% de los seres vivos presentes en el planeta en ese momento. 7.3 FACTORES DE EXTINCIÓN Distinguimos tres tipos de factores de extinción que provocaron cambios ambientales relevantes: Biológicos Físico-químicos Extraterrestres Los factores biológicos son aquellos que tienes que ver con las relaciones entre especies animales y vegetales que pueblan el planeta Tierra. Son: La depredación Las enfermedades de origen bacteriano o vírico La competencia. el propio tamaño de la población. Si cualquier causa redujese el tamaño de la población excesivamente, esta corre el peligro de extinguirse pues sería mucho más vulnerable ante la selección natural por la reducción de la variabilidad genética. Los factores físico-químicos son muy variados. Pueden provocar cambios ambientales e, indirectamente, la extinción de las especies que no los resistan. Los componentes físico-químicos del ambiente son: la radiación, la humedad, la temperatura, las cantidades disponibles de nutrientes, etc. Cambios climáticos: glaciaciones periódicas. Podrían ser producidos por: o Movimiento de las placas tectónicas (ciclo de supercontinentes), que originaría la continenalización de los climas. o Ciclos de actividad solar (ciclos de Milancovich) que causarían aumentos de la radiación recibida. 12 o Acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera. (Incremento del efecto invernadero. o Aumento de la actividad volcánica. Incremento de emisión de gases de efecto invernadero. o Proliferación de los productores. (Retirada de gases de efecto invernadero) o Oscilaciones del nivel del mar. o En medios marinos se pueden ser considerados igualmente como cambios climáticos variaciones de temperatura, fluctuaciones de la salinidad o alteraciones en la circulación de las corrientes. Fluctuaciones del campo magnético terrestre, llevadas a cabo mediante su sucesión de cambios de polaridad, que provocan una fuerte disminución de la protección de la Tierra frente a la fuerte radiación cósmica. Los factores extraterrestres son responsables de efectos más globales y, por ello, son de mayor importancia para explicar las fases de extinción masiva que a lo largo de la historia de la Tierra se han producido.. Impacto de meteoritos o asteroides. El argumento más ampliamente difundido y aceptado en la actualidad para explicar la mayoría de las extinciones masivas. (originaría como efecto sinérgico cambios climáticos en la tierra, un aumento de la actividad volcánica, etc.) Fluctuaciones del campo magnético terrestre, llevadas a cabo mediante su sucesión de cambios de polaridad, que provocan una fuerte disminución de la protección de la Tierra frente a la fuerte radiación cósmica. Explosión de supernovas. 7.4 LAS EXTINCIONES DURANTE EL PROTEROZOICO 7.4.1. La extinción precámbrica Hace aproximadamente 600 m.a. La causa de esta extinción fue la glaciación Eocámbrica, que. El origen de esta glaciación (la más intensa que ha experimentado la Tierra durante su historia) puede deberse a la explosión demográfica del plancton calcáreo, que habría provocado un efecto “antiinvernadero”. 7.5. LAS EXTINCIONES DURANTE EL FANEROZOICO Deriva del griego fanero: visible y zoo: animal. Indica que en esta época aparecen los fósiles animales. Se divide en paleozoico, mesozoico y cenozoico (paleo: antiguo, meso: medio y ceno: nueva) que significan época de los animales antiguos, época de los animales intermedios y época de los animales más actuales, respectivamente. 7.5.1. Las extinciones del Paleozoico En primer lugar hay que indicar que a principios del Paleozoico (540 m.a.) se produce la llamada explosión cámbrica, aparición geológicamente repentina de organismos macroscópicos multicelulares. 13 La extinción Ordovícico-Silúrico (435 m.a.). Causó la desaparición de alrededor del 50 % de las especies. Casi acaba con la vida marina; algunos peces sobreviven y los invertebrados pagan un duro tributo. Sus causas fueron: La distribución continental que originó cambios climáticos y cambios en el nivel del mar. La bajada de unos 70 m. del nivel del mar causó el mayor efecto sobre la destrucción de las faunas, ya fuese por la destrucción de su hábitat o por la reducción del área. Durante el Ordovícico superior hubo una inusual rapidez de movimientos tectónicos que dieron lugar a cambios climáticos igualmente rápidos. En general, el hemisferio norte estaba cubierto casi en su totalidad por un vasto océano; en el ecuador se localizaban pequeños continentes y océanos aislados; y en el hemisferio sur se extendía una gran masa continental. 7.5.1.1. La extinción del Devónico Hace aproximadamente 360 m.a.. Fue provocada por un enfriamiento global del planeta. Se produjo por el depósito marino de cantidades masivas de carbón orgánico y carbonatos inorgánicos que redujeron sustancialmente los niveles de CO2 atmosférico. 7.5.1.2. La Extinción Permotriásica (Catástrofe P/T o the Great Dying) En el límite entre los sistemas Pérmico y Triásico (250 m.a.). Es la más severa de la historia de la vida en la tierra, y afectó drásticamente a la composición y la subsiguiente evolución de la biota de la Tierra. Perecieron el 90 % de todas las especies marinas y terrestre, (entre ellos los conocidos trilobites) Las causas de la extinción Permotriásica parecen estar vinculadas con erupciones volcánicas, concretamente con la Siberian traps (trampa siberiana) podría haber producido cantidades masivas de CO2 y SO2, así como aerosoles que podrían haber bloqueado una importante proporción de la luz solar. Inicialmente, esto habría traído consigo un enfriamiento global. La permanencia del CO2 en la atmósfera desembocaría en un calentamiento global Sin embargo el SO2 habría producido fenómenos de lluvia ácida. 7.5.2. Las extinciones del Mesozoico. La extinción del límite K-T (65 m.a.) En el límite entre las eras Secundaria y Terciaria se produjo una importante extinción causada, probablemente, por el impacto de un meteorito en el golfo de Méjico. Los impactos meteóricos dejan en los niveles estratigráficos importantes 14 concentraciones de iridio. En Caravaca tenemos pruebas de su evidencia (ver Capa Negra). Aunque desaparecieron muchos animales (dinosaurios, anmonites…) y plantas, no debemos pensar que el límite K-T fue un desastre para toda criatura viviente. Muchos grupos de organismos sobrevivieron: insectos, mamíferos, pájaros y angiospermas, en la tierra; peces, corales y moluscos en el océano sufrieron una tremenda diversidad nada más terminar el Cretácico. Incluso gracias a la desaparición de los dinosaurios pudieron desarrollarse con mayor celeridad los mamíferos. 7.5.3. Las extinciones del Cenozoico Durante la era Cenozoica (correspondiente a los últimos 65 m.a.) se han vivido también varios fenómenos extintivos, aunque no tan relevantes como los anteriores. La primera de ellas tuvo lugar en el Eoceno superior (33 m.a.). Se supone que esta extinción se debió a un fenómeno de enfriamiento global, pero las causas de éste aún están indeterminadas. La segunda se produjo en el Oligoceno inferior (hace unos 28 m.a.) y fue desencadenada por severos cambios climáticos y vegetacionales. Los principales afectados fueron los mamíferos terrestres. La tercera se produjo durante el Mioceno superior (hace unos 9 m.a.) cuando una ola de frío antártico se extendió por el planeta. Los mamíferos fueron los principalmente afectados. Ya en el Cuaternario se produjeron variaciones climáticas que dieron lugar a varias glaciaciones que afectaron igualmente a los mamíferos. 15 1. Sistemas de determinación de posición por satélite (GPS). 1.1. Fundamentos, tipos y aplicaciones. 2. Teledetección: fotografías aéreas, satélites meteorológicos información medioambiental. 3. Interpretación de fotografías aéreas. 4. Radiometría y sus usos. 5. Programas informáticos de simulación medioambiental. 1 y de 2 PUNTOS Defina medioambiente y enumere cuatro disciplinas que intervengan en su estudio (0.7 puntos). ¿Qué es la teledetección? Cite dos aplicaciones (0.7 puntos). ¿Cómo funcionan los sistemas de posicionamiento por satélite? Ponga dos ejemplos de estos sistemas (0.6 puntos). (Septiembre 2012). Defina los siguientes conceptos: sistemas abiertos, relaciones simples directas, retroalimentación negativa, teledetección. (0.5 puntos cada definición). (Septiembre 2011). Defina de forma breve y concisa los siguientes términos: medio ambiente, teledetección, yacimiento mineral, huella ecológica. (Cada definición, 0.5 puntos). (Septiembre 2010). Explique en qué consisten los sistemas de determinación de posición por satélite y su fundamento. Señale algunas aplicaciones medioambientales. (Junio 2010). 2 1. SISTEMAS DE DETERMINACION DE POSICION POR SATELITE (GPS). Abreviatura del inglés “sistema de posicionamiento global”. Consiste en 24 satélites que se pueden comunicar con unos aparatos llamados receptores GPS que te permiten medir la posición (longitud, latitud y altitud) en cualquier instante. 1.1. FUNDAMENTOS, TIPOS Y APLICACIONES. Fundamento: Los receptores GPS son aparatos preparados para determinar con un margen mínimo de error la latitud, longitud y altura desde cualquier punto de la tierra donde nos encontremos situados. Se basa en el principio matemático de la triangulación. Se necesitan un mínimo de 3 satélites para calcular la posición por triangulación. (Los 3 satélites miden la distancia que los separa del receptor GPS para calcular su posición, los receptores GPS normalmente pueden sintonizar más de 6 satélites al mismo tiempo). ¿Cómo funciona? Desde el mismo momento que el receptor GPS detecta una señal de radiofrecuencia transmitida por un satélite desde su órbita, se genera una esfera virtual o imaginaria que envuelve al satélite. El propio satélite actuará como centro de la esfera cuya superficie se extenderá hasta el punto o lugar donde se encuentre situada la antena del receptor; por tanto, el radio de la esfera será igual a la distancia que separa al satélite del receptor. A partir de ese instante el receptor GPS medirá las distancias que lo separan como mínimo de dos satélites más. Para ello tendrá que calcular el tiempo que demora cada señal en viajar desde los satélites hasta el punto donde éste se encuentra situado y realizar los correspondientes cálculos matemáticos. 3 Tipos: Hay 3 sistemas GPS cuya diferencia principal es la diferente exactitud: Sistema SPS (servicio de posicionamiento estándar) utiliza una sola señal de radio. Su precisión se sitúa en torno a 100 m. Sistema PPS (servicio de posicionamiento preciso) utiliza, además, otra señal para corregir los errores de propagación de la primera al atravesar la ionosfera. Su exactitud es de unos metros, es de uso militar. Sistema DGPS (GPS diferencial) tiene una exactitud de menos de 3m al usar un segundo receptor GPS fijo en un punto conocido. Los rusos tienen un sistema de posicionamiento similar al GPS americano llamado GLONASS (24 satélites) y la Unión Europea ha desarrollado el sistema Galileo (30 satélites). Aplicaciones: Además de usarse para conocer la posición, también se usan para estudios en movimiento ya que pueden calcular la trayectoria, velocidad y tiempo estimado en llegar al objeto. Ejemplo: se utilizan en navegación, también en aviones, coches y seguimiento de animales, fenómenos (plagas, huracán, marea negra…), rescates… 2. TELEDETECCIÓN: FOTOGRAFÍAS AÉREAS, SATÉLITES METEOROLÓGICOS Y DE INFORMACIÓN MEDIOAMBIENTAL (SÓLO CONCEPTOS). La teledetección (tele=distancia; detectar a distancia) es la adquisición de información o la medida de ciertas propiedades de un objeto o fenómeno sin contacto físico con el objeto o fenómeno. Esto se consigue por la aparición de una perturbación (radiación electromagnética, ondas sísmicas, magnetismo, electricidad) en el objeto o fenómeno a estudiar; dicha perturbación es registrada para ser medida e interpretada. En conclusión podemos definir la teledetección como un conjunto de mecanismos, técnicas y procesos para detectar a distancia objetos y sus características mediante el análisis de la radiación electromagnética que emiten o reflejan y que es recogida por sensores adecuados. La teledetección necesita 3 elementos: Una fuente de radiación. Sensor que detecta la radiación. Centro de recepción al que envían y en el que recogen la información. Aplicaciones: Meteorología, previsión meteorológica Estudios de vegetación, estudio de la deforestación (ej: del amazonas) Estudio de la contaminación ontaminación (por ej. cambio climático, evolución de los casquetes polares, etc.). Estudios sobre la ocupación y planificación del territorio. 4 Estudios sobre usos del suelo. Vigilancia de la capa de ozono, Fotografía aérea (por ej. Estudio de fallas activas, zonas inundalbles, etc.) Vídeos 2.1. Fotografía aérea: Conjunto de técnicas consistentes en la captura de imágenes (fotografías a bordo de aviones o satélites).Utiliza la reflexión natural de los rayos solares realizada por los cuerpos (nubes, suelo, masas de agua o vegetación, etc.). Las fotografías aéreas convencionales aportan imágenes fácilmente interpretables, al corresponder con la visión ocular normal. La fotografía, además del espectro visible, puede recoger radiaciones ultravioletas e infrarrojas cercanas, si se emplean películas y filtros adecuados. Las fotografías mas utilizadas son las verticales, pues permiten visión estereoscópica (se ven tridimensionales si se superponen dos fotografías adyacentes que tengan al menos un 60% de recubrimiento); por su parte, las fotografías oblicuas son bastante usadas para obtener imágenes de edificios y ciudades. 2.2. Satélites meteorológicos y de información medioambiental: No son fotografías aéreas, las imágenes de satélite representan una forma de captura indirecta (reciben las ondas electromagnéticas que se reflejan o que emiten los objetos, captando radiaciones recibidas fuera del espectro visible) y se almacenan como matrices numéricas. Mediante diversos programas informáticos, estos valores numéricos pueden visualizarse en forma de imágenes, ya sea en escala de grises, en color verdadero o en falso color. Los satélites meteorológicos recogen datos de la atmósfera, la superficie terrestre y el mar, con los que elaboran la información meteorológica y predicciones climáticas. Los principales satélites meteorológicos son las series TIROS y GOES estadounidenses y la serie METEOSAT europea. Los satélites medioambientales recogen observaciones de gran cantidad de variables físicas y químicas de la superficie terrestre y su atmósfera, incluyendo el estado de la vegetación, los recursos y la contaminación. Los principales son la serie LANDSAT y los satélites TERRA y EO–1 que vigilan aerosoles, temperatura, glaciares, contaminación, vegetación, incendios… y los satélites europeos ENVISAT y ERS en estudios oceánicos, meteorológicos, medioambientales (NOx, O3, O2…), exploraciones arqueológicas, análisis de desastres 2.3. Sistemas de Información Geográfica (SIG). Son un conjunto de programas y equipos informáticos que almacenan y gestionan datos de una localidad (área geográfica). En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada. En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a 5 los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos, mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones. La tecnología de los Sistemas de Información Geográfica puede ser utilizada para: Catastro, investigaciones científicas, la gestión de los recursos, gestión de activos, la arqueología, la evaluación del impacto ambiental, la planificación urbana, la cartografía, la sociología, la geografía histórica, el marketing, la logística por nombrar unos pocos. Por ejemplo, un SIG podría permitir a los grupos de emergencia calcular fácilmente los tiempos de respuesta en caso de un desastre natural, o para encontrar los humedales que necesitan protección contra la contaminación, o pueden ser utilizados por una empresa para ubicar un nuevo negocio y aprovechar las ventajas de una zona de mercado con escasa competencia. 3. INTERPRETACIÓN DE FOTOGRAFÍAS AÉREAS. En el laboratorio se observará mediante un estereoscopio de espejos dos fotografías aéreas verticales que son tomadas consecutivas y tienen un recubrimiento en torno a 2/3, esto hará que las imágenes que se vean reflejen el relieve real. 4. RADIOMETRÍA Y SUS USOS. La radiometría es la ciencia que se ocupa del estudio de la medida de la radiación electromagnética. Su campo abarca todas las longitudes de onda del espectro electromagnético. La radiometría es importante en astronomía, especialmente en la radioastronomía y en geofísica. Sus usos son los vistos en teledetección: estudios de vegetación, contaminación, meteorología. En agricultura para gestión de riegos. En medio ambiente y planificación territorial: para seguimiento de incendios forestales, manejo y conservación del suelo y de espacios naturales, gestión del suelo y, toma de decisiones sobre planificación de usos del suelo. 5. PROGRAMAS INFORMÁTICOS DE SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL. La disponibilidad de potentes computadoras y de programas informáticos muy sofisticados ha hecho posible la elaboración de modelos de simulación. Los primeros modelos de simulación aplicados a las ciencias ambientales son el World–2 y World–3 que analizaban el futuro que le aguardaba al planeta considerando diferentes escenarios de actuación. Los autores llegaron a la conclusión de que el planeta alcanzaría su limite de desarrollo físico en el plazo de 100 años si no cambiamos las tendencias económicas y de crecimiento de la población. El modelo de simulación World–2 utiliza 5 variables: población, recursos naturales (no renovables), alimentos producidos, contaminación y capital invertido. En 1972 obtuvo las conclusiones de que no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento, pero se podría conseguir la estabilización con las siguientes reducciones: 6 50% de la tasa de natalidad, 75% en la tasa de consumo de recursos naturales, un 25% en la cantidad de alimento producidos, un 50% en la tasa de contaminación y un 40% en la tasa de inversión de capital. El modelo de simulación World–3 se trataba de perfeccionar y enriquecer el modelo anterior. En 1991 obtuvo, entre otras, las conclusiones de que si se continúa con el ritmo actual los límites del planeta se alcanzaran dentro de 100 años. Actualmente, se aplican programas de simulación para multitud de aspectos como la calidad del aire, el estado de los bosques, la evolución del suelo…pero sobre todo en meteorología, lo que permite predecir el tiempo para intervalos de 3 o 4 días. (En ellos se apoya la predicción del tiempo). 7 TEMA 3. LA ATMÓSFERA 1. La atmósfera: estructura, composición química y propiedades físicas. 1.1. Introducción. 1.2. Composición química de la atmósfera. 1.2.1. Componentes mayoritarios y minoritarios. 1.2.2. Homosfera y Heterosfera. 1.3. Propiedades físicas de la atmósfera. 1.3.1. Presión atmosférica: concepto, unidad de medida e isobara. 1.3.2. Temperatura: variación de la temperatura en función de la altitud (se repetirá en la estructura de la atmósfera). 1.4. Estructura de la atmósfera. Las capas de la atmósfera y sus propiedades básicas. 2. Actividad reguladora y protectora de la atmósfera 2.1. El balance de radiación solar. 2.2. Función protectora: la atmósfera como filtro protector (acción de la Ionosfera y Estratosfera). 2.3. Función reguladora del clima: variaciones del albedo, efecto invernadero y circulación general del aire. 3. Inversiones térmicas. Concepto y desarrollo. 4. Contaminación atmosférica: fuentes, principales contaminantes, detección, prevención y corrección. 4.1. Concepto de contaminación atmosférica. 4.2. Fuentes de la contaminación del aire: natural y antrópica 4.3. Tipos de contaminantes: primarios y secundarios (citar). 4.4. Dispersión de contaminantes. Emisión e Inmisión. 4.4.1. Factores que influyen en la dinámica de dispersión: características de las emisiones, condiciones atmosféricas y características geográficas y topográficas. 4.5. Efectos de la dispersión de contaminantes: locales (smog sulfuroso o húmedo y fotoquímico), regionales (lluvia ácida; ver más adelante) o globales (agujero de la capa de ozono; ver más adelante). 4.6. Detección, prevención y corrección de la contaminación atmosférica 4.6.1. Detección de la contaminación atmosférica: redes de estaciones de vigilancia e indicadores biológicos de contaminación (líquenes) 4.6.2. Prevención de la contaminación atmosférica: ordenación territorial, tecnologías de baja emisión, educación ambiental, cumplimiento de acuerdos internacionales, medidas políticas arriesgadas, cumplimiento de los principios operativos de sostenibilidad (de la emisión sostenible, de emisión, de integración sostenible, de selección sostenible de tecnologías y de precaución), etc. 1 4.6.3. Corrección de la contaminación atmosférica: pantallas acústicas, almacenes de CO2, concentración y retención de partículas, sistemas de depuración de gases, etc. (sólo citar). 5. La lluvia ácida. 6. El “agujero” de la capa de ozono. 7. Aumento del efecto invernadero. 8. El cambio climático global. Concepto, causas y efectos 9. La contaminación del aire en la Región de Murcia 9.1. Introducción. 9.2. Smog fotoquímico. 2 3 PUNTOS Estructura de la atmósfera: situación, composición química y características de las diferentes capas que se pueden distinguir en la atmósfera en función de las variaciones de la temperatura. (Ayúdese de una gráfica). (Murcia, Junio de 2003). Situación, composición química y características de las diferentes capas que se pueden distinguir en la atmósfera en función de las variaciones de temperatura. (Ayúdese de un esquema). (Murcia, Septiembre de 2004). La atmósfera: composición química y propiedades físicas. (Murcia, Septiembre de 1998). Dinámica atmosférica: Influencia de la temperatura, humedad y presión. Gradientes verticales: concepto y tipos. (Murcia, Septiembre de 2005). El deterioro de la capa de ozono y sus repercusiones en el ambiente (Murcia, Junio de 1998). Biomas: concepto y tipos. Características de los grandes biomas terrestres, señalando los elementos abióticos y bióticos que los identifican. (Murcia, Junio de 2004). 1 PUNTO Explique la influencia de los seres vivos en la formación de la atmósfera oxidante de la Tierra. (Murcia, Septiembre de 2004). Función protectora de la atmósfera. Acción de la ionosfera y estratosfera. Situación y origen de la ionosfera. ¿Por qué la ionosfera tiene un efecto protector para el desarrollo de la vida en la tierra?. (Murcia, Septiembre de 2001) ¿Cuales son los gases invernadero y que función efectúan como componente de la atmósfera?. (Murcia, Septiembre de 1996). En relación con la formación de precipitaciones, se denominan “frentes” a las zonas de contacto entre dos masas con un gran contraste térmico. Existen tres tipos de “frentes”. Diga cuáles son, cómo se originan y comente sus características más importantes. (Murcia, Junio de 2005). ¿Qué es el ozono, como se originó en la atmósfera terrestre y que función ejerce como componente atmosférico?. (Murcia, Septiembre de 2003) (Murcia, Septiembre de 2000). (Murcia, Junio de 1997). (Murcia, Junio de 1996). ¿Se puede considerar el CO2 como una sustancia contaminante de la atmósfera terrestre? Explique razonadamente su respuesta. (Murcia, Junio de 2004) Factores que han condicionado la reducción de CO2, el aumento de O2 y N2 atmosféricos y la formación de la capa de ozono, a lo largo de la historia de la Tierra. (Murcia, Septiembre de 2005). Cite dos ejemplos que influyan en la zonación climática y explique sus efectos (Murcia, Junio de 1998). Las evidencias geológicas muestran que en la tierra, a lo largo de su historia, se han producido cambios climáticos alternando periodos fríos con otros más cálidos. ¿Qué causas se han propuesto para explicar estos hechos? ¿Qué repercusiones han tenido esos cambios para los seres vivos?. (Murcia, Junio de 2002). (Murcia, Junio de 1999). Explique brevemente las causas naturales de los cambios climáticos. (Murcia, Septiembre de 1998). En el sencillo modelo de funcionamiento del clima terrestre que se acompaña, comente las relaciones causales (directas, inversa, encadenadas) entre cada uno de los 3 componentes, insertando los signos (+) o (–) donde corresponda. Suponga un flujo de radiación solar constante. 4 1. LA ATMÓSFERA 1.1. INTRODUCCIÓN. Podemos definir la atmósfera como la envuelta gaseosa que rodea a la Tierra. Está formada por una mezcla de gases cuya composición ha variado a lo largo del tiempo, desde una primitiva atmósfera compuesta por Hidrógeno y Helio, que debió de ser barrida por el viento solar, hasta la atmósfera actual compuesta básicamente de Nitrógeno y Oxigeno, resultado de la acción combinada de la actividad volcánica, la radiación solar y la actividad biológica. 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA ATMÓSFERA. 1.2.1. COMPONENTES MAYORITARIOS Y MINORITARIOS La atmósfera está formada por una mezcla de gases (aire) y de partículas líquidas y sólidas en suspensión (aerosoles). Según su abundancia los gases atmosféricos los podemos clasificar en tres grupos COMPONENTES MAYORITARIOS COMPONENTES MINORITARIOS N2 78 % CO, CH4, Hidrocarburos, NO, NO2, N2O, NH3, SO2, SO3 O3, He, Ne, Kr, Xe H2 O2 21 % Ar 0,93 % CO2 0,03 % COMPONENTES VARIABLES Vapor de agua y los contaminantes La mayor o menor abundancia de un gas no determina su importancia, ya que todos ellos son vitales para el mantenimiento del equilibrio de los ecosistemas terrestres, así el Nitrógeno (78 %), es un gas inerte procedente de la actividad bacteriana, y aunque es inerte, controla la salinidad de los océanos y ayuda a diluir el oxigeno, el cual a su vez es imprescindible para la respiración de la mayoría de los organismos y cuya abundancia esta igualmente regulada por los seres vivos. Otros gases como el CO 2 y el CH4, etc., contribuyen al efecto invernadero, el NH3 tiene un importante papel en la concentración del pH de los medios acuáticos, etc. Con respecto a los aerosoles, son estos básicamente: partículas de polvo levantadas del suelo por el viento, partículas salinas de origen marino, humos y cenizas procedentes de erupciones volcánicas y combustiones naturales y de origen antrópico, microorganismos, polen y esporas y agua constituyente de las nubes. 1.2.2. HOMOSFERA Y HETEROSFERA La atmósfera no es homogénea en su composición, distinguiéndose en función de ésta dos capas: 5 Homosfera: Se extiende desde el nivel del mar, hasta unos 100 Kms. de altitud, y concentra el 99 % de la masa atmosférica. Presenta una composición química muy uniforme, debido a que son posibles distintos procesos de mezcla de este. La composición de este aire es la descrita en la tabla anterior. Dióxido de carbono 0,035 % Argón 1% Oxigeno 21% Nitrógeno 78% Otros 0,003 % Heterosfera: Se extiende desde los 100 Kms. de altitud hasta el límite exterior de la atmósfera. No tiene una composición de gases uniforme, sino que los gases se encuentran estratificados según sus pesos moleculares; hay cuatro capas, una de Nitrógeno molecular, N2 (100-200 Kms.), otra de oxigeno atómico O (entre 200-1000 Kms. altura), otra de Helio, He (entre 1000-3500 Kms.) y finalmente una capa de hidrógeno atómico (a partir de los 3500 Kms. de altura). La atmósfera terrestre se formó como consecuencia del proceso de desgasificación que acompañó al enfriamiento de la Tierra en sus inicios. La geosfera viene liberando a la atmósfera desde entonces cantidades ingentes de polvo y gases a través de los volcanes, sin embargo es la actividad de los seres vivos la que ha acabado trasformando esta, incorporándole el N2 fruto de la actividad bacteriana, y el oxigeno fruto de la actividad fotosintética, de modo que la atmósfera actual es el resultado de una combinación de ambos fenómenos emisión de gases por parte de la Tierra, y modificación de estos por la actividad biológica. 1.3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ATMÓSFERA 1.3.1. PRESIÓN ATMOSFÉRICA. Presión atmosférica. La atmósfera está unida al resto del planeta por la fuerza gravitatoria, como consecuencia de ello cada capa de gas tiene que soportar el peso de la capa que tiene por encima, que lógicamente va descendiendo conforme se va ganando altura. Al peso que ejerce la atmósfera por unidad de superficie lo conocemos como “presión atmosférica”; esta lógicamente es máxima a nivel del mar y tiene un valor estándar de 1 atmósfera (1 atm = 1013 mb. 1 torr = 766 mm Hg). Dicha presión disminuye muy rápidamente con la altura debido a que la mayor parte del gas atraído por la gravedad se concentra a ras de superficie, de modo que a 5500 metros ya es tan solo la mitad, y a 9 Kms. de altura menos de la tercera parte. Se denominan “isobaras” a las líneas imaginarias que unen todos aquellos puntos con igual presión atmosférica. En el mapa del tiempo (mapa de superficie), estas delimitan áreas cuya interpretación permite conocer la situación meteorológica. 1.3.2. TEMPERATURA. 6 Temperatura. La temperatura es uno de los parámetros que más varia en la atmósfera, habiendo capas en las que la temperatura del aire disminuye y otras en las que aumenta. En función de ello se puede dividir a la atmósfera en una serie de capas: Variación de la presión atmosférica con la altura Variación de la temperatura con la altura Troposfera.- Es la capa inferior de la atmósfera y también la de mayor importancia ya que en ella es donde se desarrolla la vida. Tiene un espesor variable, oscilando entre los 6-7 Kms. en los Polos y los 15 Kms. en el Ecuador. En ella la temperatura disminuye a razón de 0,65 ºC, cada 100 metros (gradiente térmico vertical, GVT), la temperatura disminuye desde los 15 ºC (media a nivel de superficie), hasta los –60 ºC que se alcanzan en la tropopausa, en dicha zona se detiene el descenso. Además la existencia de un gradiente vertical de temperaturas negativo va a permitir que se produzca una buena mezcla de todos los gases atmosféricos tanto en la horizontal como en la vertical. Los primeros 500 metros son llamados capa sucia ya que en ellos se concentra la mayor parte del polvo de volcanes, desiertos, sal marina, etc., que es el responsable de la visión crepuscular. La troposfera es la capa más densa ya que en ella se concentra el 75 % de la masa total de la atmósfera. La razón del descenso de temperatura responde a la lógica de la teoría cinética del calor (al disminuir la concentración de gas disminuyen las colisiones entre moléculas y de este modo la temperatura). En esta capa tiene lugar el efecto invernadero que posibilita la vida. También en ella se producen todos los cambios y fenómenos meteorológicos que posibilitan y determinan los distintos climas y que condicionan la vida. Estratosfera.- Se extiende desde los 13 hasta los 60 Kms. de altura. En ella los gases se disponen formando capas o estratos. En ella la temperatura aumenta con la altura, alcanzándose los 0 ºC en su límite superior o estratopausa. La razón de dicho aumento estriba en la absorción de radiación ultravioleta de longitud de onda corta que es llevada a cabo por el ozono. . La existencia de un gradiente positivo de temperatura impide el que exista una mezcla de gases en la vertical, si bien existen importantes movimientos de aire en la horizontal. En la zona comprendida entre los 15 y los 45 Kms. de altura se concentra la mayor parte del ozono terrestre, actuando este como filtro de radicaciones ultravioleta y teniendo un papel protector para la vida. Mesosfera.- Se extiende desde los 60 a los 80 Kms. de altura. Al no haber absorción de radiación se produce en ella un descenso de la temperatura para alcanzar los –80 ºC en su límite superior o mesopausa. En esta capa la densidad de aire es ya lo suficientemente grande para que los meteoritos se desintegren dando lugar a las estrellas fugaces. Termosfera o ionosfera.- Se extiende desde los 80 a los 500 Kms. de altura. En ella se produce un aumento de la temperatura hasta alcanzar los 1000 ºC en su límite 7 superior o termopausa. La razón del aumento estriba en la absorción de las radiaciones solares de onda más corta (rayos X y rayos gamma). Los gases se disponen formando capas, la más inferior es de Nitrógeno y oxigeno atómico y molecular. La absorción la realizan las moléculas de nitrógeno y de oxígeno que quedan cargadas eléctricamente, originando de este modo varias capas cargadas eléctricamente, en las cuales se dan fenómenos interesantes como el de actuar de espejo en la repetición de ondas de radio y televisión. En ocasiones el rozamiento del viento solar (electrones) produce espectaculares manifestaciones de luz y color conocidas como auroral boreales (hemisferio norte) y auroras australes (hemisferio sur). Exosfera.- Es la capa más externa. De límites imprecisos, se extiende desde los 500 Kms. hasta aquel punto en que la concentración de gases se hace similar a la del espacio interplanetario. En ella la temperatura disminuye hasta igualarse con la del espacio interplanetario. En ella el aire es tan tenue que no puede capturar la luz solar. El color del cielo se va oscureciendo hasta alcanzar la negrura del espacio exterior. 1.4. ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA Se pueden seguir diversos criterios para definir la estructura de la atmósfera. Así según su composición la atmósfera estaría compuesta por las dos capas siguientes: Homosfera: Se extiende desde el nivel del mar, hasta unos 100 Kms. de altitud, y concentra el 99 % de la masa atmosférica. Presenta una composición química muy uniforme, debido a que son posibles distintos procesos de mezcla de este. La composición de este aire es la descrita en la tabla anterior. Heterosfera: Se extiende desde los 100 Kms. De altitud hasta el límite exterior de la atmósfera. No tienen una composición de gases uniforme, sino que los gases se encuentran estratificados según sus pesos moleculares; hay cuatro capas, una de Nitrógeno molecular, N2 (100-200 Kms.), otra de oxigeno atómico O (entre 200-1000 Kms. altura), otra de Helio, He (entre 1000-3500 Kms.) y finalmente una capa de hidrógeno atómico (a partir de los 3500 Kms. de altura). Si el criterio que se sigue es la variación de la temperatura la distribución en capas sería la siguiente: Troposfera.- Es la capa inferior de la atmósfera y también la de mayor importancia ya que en ella es donde se desarrolla la vida. Tiene un espesor variable, oscilando entre los 6-7 Kms. en los Polos y los 15 Kms. en el Ecuador. En ella la temperatura disminuye a razón de 0,65 ºC, cada 100 metros (gradiente térmico vertical, GVT), la temperatura disminuye desde los 15 ºC (media a nivel de superficie), hasta los –60 ºC que se alcanzan en la tropopausa, en dicha zona se detiene el descenso. Además la existencia de un gradiente vertical de temperaturas negativo va a permitir que se produzca una buena mezcla de todos los gases atmosféricos tanto en la horizontal como en la vertical. Los primeros 500 metros son llamados capa sucia ya que en ellos se concentra la mayor parte del polvo de volcanes, desiertos, sal marina, etc., que es el responsable de la visión crepuscular. La troposfera es la capa más densa ya que en ella se concentra el 75 % de la masa total de la atmósfera. La razón del descenso de temperatura responde a la lógica de la teoría cinética del calor (al disminuir la concentración de gas disminuyen las colisiones entre moléculas y de este modo la temperatura). En esta capa tiene lugar el efecto invernadero que posibilita la vida. También en ella se producen todos los cambios y fenómenos meteorológicos que posibilitan y determinan los distintos climas y que condicionan la vida. 8 Estratosfera.- Se extiende desde los 13 hasta los 60 Kms. de altura. En ella los gases se disponen formando capas o estratos. En ella la temperatura aumenta con la altura, alcanzándose los 0 ºC en su límite superior o estratopausa. La razón de dicho aumento estriba en la absorción de radiación ultravioleta de longitud de onda corta que es llevada a cabo por el ozono. . La existencia de un gradiente positivo de temperatura impide el que exista una mezcla de gases en la vertical, si bien existen importantes movimientos de aire en la horizontal. En la zona comprendida entre los 15 y los 45 Kms. de altura se concentra la mayor parte del ozono terrestre, actuando este como filtro de radicaciones ultravioleta y teniendo un papel protector para la vida. Mesosfera.- Se extiende desde los 60 a los 80 Kms. de altura. Al no haber absorción de radiación se produce en ella un descenso de la temperatura para alcanzar los –80 ºC en su límite superior o mesopausa. En esta capa la densidad de aire es ya lo suficientemente grande para que los meteoritos se desintegren dando lugar a las estrellas fugaces. Termosfera o ionosfera.- Se extiende desde los 80 a los 500 Kms. de altura. En ella se produce un aumento de la temperatura hasta alcanzar los 1000 ºC en su límite superior o termopausa. La razón del aumento estriba en la absorción de las radiaciones solares de onda más corta (rayos X y rayos gamma). Los gases se disponen formando capas, la más inferior es de Nitrógeno y oxigeno atómico y molecular. La absorción la realizan las moléculas de nitrógeno y de oxígeno que quedan cargadas eléctricamente, originando de este modo varias capas cargadas eléctricamente, en las cuales se dan fenómenos interesantes como el de actuar de espejo en la repetición de ondas de radio y televisión. En ocasiones el rozamiento del viento solar (electrones) produce espectaculares manifestaciones de luz y color conocidas como auroral boreales (hemisferio norte) y auroras australes (hemisferio sur). Exosfera.- Es la capa más externa. De límites imprecisos, se extiende desde los 500 Kms. hasta aquel punto en que la concentración de gases se hace similar a la del espacio interplanetario. En ella la temperatura disminuye hasta igualarse con la del espacio interplanetario. En ella el aire es tan tenue que no puede capturar la luz solar. El color del cielo se va oscureciendo hasta alcanzar la negrura del espacio exterior. También se puede hablar de la presencia de la magnetosfera, que la podemos considerar como aquella región donde se hace efectivo el campo magnético terrestre. Se destacan dos envolturas principales a 3200 y a 22000 Kms. de altura conocidos como cinturones de Van Allen; de vital importancia para los seres vivos, ya que en ellos se filtran las partículas solares de alta energía, protones y electrones (viento solar). Sin su presencia no existiría vida, al destrozar el viento solar las moléculas. 2. ACTIVIDAD REGULADORA Y PROTECTORA DE LA ATMÓSFERA La delgada capa que es la atmósfera juega un papel determinante en la dinámica terrestre y en el desarrollo de la propia vida, sin la cual no existiría. A su acción de filtro de los rayos solares (función protectora), hay que añadir la de distribuir las energías procedentes del Sol y de la Tierra movilizando el aire, el agua y las partículas sólidas de la superficie (función reguladora). 9 2.1. BALANCE DE LA RADIACIÓN SOLAR. 60% 40% 20% 0% Rayos X, rayos gamma Rayos ultravioleta Radiación visible Rayos infrarojos, etc. La atmósfera recibe una gran cantidad de energía en forma de luz procedente del Sol, esta tiene un valor promedio de 340 vatios/m2. Parte de esta energía es filtrada en las capas superiores de la atmósfera (rayos X y rayos δ en la ionosfera; y rayos ultravioleta en la ozonósfera), otra parte es devuelta por reflexión. Sólo un 45 % de la radiación solar que llega a la parte superior de la atmósfera alcanza la superficie de la Tierra (esencialmente la radiación visible). Al alcanzar esta el suelo, este se calienta reemitiendo calor, ahora en forma de radiación electromagnética de onda larga (esencialmente infrarrojos), el cual en buena medida escapa al exterior. Sin embargo parte de este calor es retenido por algunos gases atmosféricos (gases de efecto invernadero) haciendo que el balance calorífico de la tierra sea equilibrado y permitiendo que las temperaturas se muevan dentro de un margen estrecho compatible con la vida. Porcentaje respecto del 100 % de la radiación solar según distintas longitudes de onda que llega a la Tierra. Obsérvese que casi la totalidad de la radiación ultravioleta, el 92 % de los rayos X y el 60 % de la radiación visible son filtrados en la atmósfera. De este modo, el 100 % de la energía que nos llega se distribuye de la siguiente forma: Reflejada al exterior. Un 28 %. Es llevado a cabo por las nubes, la superficie terrestre y la atmósfera (es la parte que llamamos albedo). No es el mismo para las distintas partes de la Tierra (nieves, desierto, selvas, etc.) Absorbida por la atmósfera. Un 25 % repartido de la siguiente manera: Un 3 % es absorbido por la capa de ozono un 17 % por el vapor de agua y partículas del aire 10 y un 5 % por las nubes. Absorbido por la superficie terrestre. El 47 % restante. Distribuido de la siguiente manera: el 21 % es absorbido por los continentes el 25,8 % por los océanos y tan solo el 0,2 % es utilizado por los vegetales para hacer la fotosíntesis. Este 47 % que llega a la superficie terrestre, es liberado nuevamente mediante la liberación de radiaciones de onda larga y mediante procesos convectivos (calor latente y calor sensible), de la siguiente manera: En forma de radiación infrarroja un 16 %. En forma de calor latente (asociado a la evaporación de agua) un 23 %. En forma de conducción directa a la atmósfera desde el suelo o el agua del mar un 8 %. DISTRIBUCIÓN LATITUDINAL DE LA ENERGÍA SOLAR. Al ser la Tierra una esfera, la cantidad de energía solar incidente por unidad de superficie es muy variable, siendo máxima en la zona ecuatorial y mínima en los Polos. A este hecho se suma la inclinación del eje terrestre, que hace que estacionalmente esta energía no se distribuya uniformemente, este hecho se hace más notorio cuanto más alejados nos encontremos del Ecuador y más próximos a los polos. Como resultado de todo ello se pueden definir en la Tierra hay una serie de áreas en función de la cantidad de energía solar incidente (zona ecuatorial, trópicos, latitudes medias, círculos polares, polos, etc.). La zona de mayor insolación sería el Ecuador, donde además se producirían las menores variaciones estacionales y la de menor serían los polos, donde además serían máximas las variaciones estacionales. Déficit de calor: Se pierde más de lo que se recibe Ecuador Polo Como consecuencia de ello la cantidad de energía que escapa hacia el espacio en las zonas polares es mayor que la que recibe, y por el contrario en el Ecuador se recibe mayor cantidad de energía que la que escapa. Para compensar este desequilibrio y hacer que el balance total sea neutro actúan una seria de mecanismos la “circulación atmosférica” y la “circulación oceánica”, que transportan el calor desde las zonas excedentarias (latitudes tropicales) hasta las zonas deficitarias (latitudes polares. 11 2.2. FUNCIÓN PROTECTORA DE LA ATMÓSFERA. Entendemos por función protectora, la función de filtro que lleva a cabo la atmósfera, liberando de la radiación incidente los rayos X, rayos δ y rayos ultravioleta, es decir la radiación de longitud de onda más corta y por tanto más energética, que de alcanzar la superficie y a los seres vivos produciría en estos serias alteraciones, que conducirían a graves enfermedades o incluso a su muerte. Hasta el límite de la atmósfera existe el vacío sideral y los rayos solares se mueven libremente. Al alcanzar la atmósfera los rayos solares se ven afectados por la densidad creciente de partículas y entonces comienza a producirse la absorción y reflexión de estos. Antes de los 80 Kms. se han perdido ya todos los rayos , rayos X y ultravioletas menores de 180 m, debido al rechazo de la magnetopausa y a la absorción del N y O en la termosfera (fenómeno que produce la ionización y carga eléctrica de esta capa “ionosfera”, así como a la elevación de su temperatura). La intensidad de radiación recibida en este límite se conoce como constante solar y son 2 cal/cm2/min. En la baja estratosfera la capa de ozono absorbe los rayos ultravioleta cortos (180-290 m) y las nubes nacaradas reflejan parte del espectro visible. El proceso de absorción de rayos ultravioleta, así como de formación y destrucción del ozono sería el siguiente: O2 + fotón UV (0,12-0,20 m) O + O O + O2 O 3 O3 + fotón UV (0,20-0,29 m) O2 + O De este modo el ozono se forma y se destruye continuamente absorbiendo la práctica totalidad de la radiación ultravioleta corta (la más energética y peligrosa para los seres vivos). Sin embargo en los últimos años se ha puesto de manifiesto la disminución de la concentración de ozono estratosférico, probablemente debido a la liberación a la atmósfera de compuestos sintéticos que contienen átomos de C, F y Cl, llamados clorofluorocarburos o halocarburos (CFCs) que compiten en el ciclo de destrucción del ozono. CFC + fotón UV Cl (libre) O3 + Cl ClO + O2 O + O2 + Cl (libre) Repetición del proceso Al entrar en la troposfera la radiación solar ha perdido ya toda la radiación menor de 290 m (la más perjudicial, que haría imposible la vida en la tierra o las aguas). Su composición en ese momento es 9 % ultravioleta, 41 % visible, 50 % infrarrojo. Al atravesar la troposfera se van a producir enormes pérdidas en el espectro. Esto es debido a los cuerpos causantes de reflexión de la luz y por tanto de devolverla directamente al espacio (son fundamentalmente las nubes y los aerosoles), en un día nublado se llega a reflejar hasta el 60 % de la radiación incidente, y a los cuerpos absorbentes de la luz (CO2, H20, O3 y NO2, etc.). 12 De este modo a través de procesos de reflexión, absorción y difusión se consigue librar a la radiación solar de la mayoría de las longitudes de onda perjudiciales para los seres vivos. En la atmósfera también tienen lugar otros procesos de gran importancia para los seres vivos. Así la atmósfera mantiene sin grandes variaciones los niveles de Oxigeno y dióxido de carbono necesarios para que se produzcan los intercambios gaseosos vitales (respiración y fotosíntesis). El nivel de Oxigeno actual es tal que contribuye a que las probabilidades de incendios no vayan más allá de lo que sería razonable para la biosfera. También interviene en los ciclos biogeoquímicos de algunos de los elementos fundamentales en la vida (ciclo del carbono, ciclo del nitrógeno, ciclo del azufre, ciclo del agua). 2.3. FUNCIÓN REGULADORA DE LA ATMÓSFERA. “EL EFECTO INVERNADERO”. Llamamos función reguladora a la acción que ejerce la atmósfera equilibrando la radiación solar incidente con la contra radiación terrestre, de tal suerte que la temperatura se mantiene con ligeras oscilaciones en torno a unos valores compatibles con la vida. Esta función reguladora del clima la lleva a cabo la atmósfera procesos: por medio de tres a) Por medio del “albedo”, es decir reflejando al exterior parte del la energía solar incidente (un 25 %). El incremento del albedo debido a un aumento de las nubes o del polvo en suspensión (colisión de meteoritos, actividad volcánica, etc.) provocaría un enfriamiento de la Tierra. b) Por medio del efecto invernadero. Es este el aspecto regulador más importante. Consiste en la acción ejercida por una serie de gases (gases de efecto invernadero), que impiden que la contra radiación terrestre escape súbitamente, sino que actúan a modo de manta, reteniendo parte del calor de la Tierra. c) La circulación general atmosférica, que redistribuye la energía solar que llega a la Tierra, disminuyendo las diferencias entre el Ecuador y los Polos (Nota.- La circulación oceánica también tiene importancia en esta regulación del clima La contribución de toda esta serie de fenómenos impide que el calor que llega a la Tierra procedente del Sol, escape súbitamente (efecto invernadero), permitiendo de este modo que la Tierra sea un planeta habitable con una temperatura media en torno a los 15º C, sin enormes oscilaciones geográficas, diarias o anuales. De no existir el efecto invernadero la temperatura en la Tierra sería de –18º C. Apéndice 3.3.1.- El efecto invernadero. De la radiación proveniente del Sol, sólo una pequeña fracción llega a la superficie, la mayor parte de ella, sobre todo aquella más energética (rayos X, rayos δ, radiación ultravioleta de longitud de onda corta, etc.) queda filtrada en las capas superiores; el resto, es decir una pequeña fracción de la radiación ultravioleta (aquella de mayor longitud de onda), la radiación visible, la radiación infrarroja, microondas, etc., atraviesan prácticamente de forma limpia la atmósfera, habiendo solamente una ligera absorción (sobre todo de la fracción infrarroja y microondas). De este modo no se produce el 13 calentamiento de la atmósfera más cercana a nosotros de una forma directa, sino que este se produce cuando el suelo es calentado, y tras ello libera el calor recibido en forma de calor sensible (el calor que notamos directamente) o en forma de calor latente (almacenado en el calentamiento del agua de la atmósfera u océanos). Este calor escaparía de la Tierra de no estar presentes en la atmósfera una serie de gases (“gases de efecto invernadero”), que actúan a nivel global de la Tierra como si de una manta se tratase impidiendo que esta contra radiación terrestre de calor (radiación infrarroja y de microondas) se pierda en el espacio. Se evita de este modo un enfriamiento brusco de la Tierra, particularmente durante la noche. El efecto invernadero es un proceso natural básico para la existencia de vida en la Tierra; sin el cual la temperatura del la Tierra sería de –20 ºC (para algunos autoras hasta –40 ºC), en vez de los 15 ºC actuales. 3.3.1.1.- Gases de efecto invernadero. Contribución al efecto invernadero de cada uno de ellos. Curiosamente los dos componentes mayoritarios de la atmósfera, Nitrógeno (78 %) y Oxigeno (21 %), son trasparentes a la contra radiación terrestre, por tanto tienen una contribución muy escasa al efecto invernadero. Son sin embargo otros gases muy minoritarios y muy dependientes de las actividades humanas los que son capaces de capturar dicha contra radiación y evitar el enfriamiento de la Tierra. De entre todos ellos los más importantes son: CO2.- Contribuye con 55 % al efecto invernadero (es por tanto el más importante de todos ellos). Metano (CH4).- Es el segundo gas en importancia (15 %). Clorofluorcarbonados (CFCs). Responsables de un 21 % del efecto invernadero. Oxido nitroso (N2O). Responsable de un 5 %. 60 50 40 30 20 10 0 CO2 CFCs CH4 O3 NO2 Nota.- La concentración de CO2 es de tan solo el 0,0355 % (355 ppm), si bien esta cantidad no ha cesado de aumentar desde la Revolución Industrial. Como quiera que el CO2 junto con el vapor de agua son los dos principales gases responsables del efecto invernadero al ser receptores y emisores de radiación infrarroja, se piensa que de proseguir aumentando su concentración se producirá un cambio en la temperatura media del aire de la Troposfera, estimado en un aumento de 3º C (+ 1,5º C) esto conduciría a drásticos cambios en los modelos climáticos (“cambio climático”) y a la distribución de precipitaciones. Sus efectos principales serían los siguientes: Elevación de las temperaturas globales de la Tierra. 14 Elevación del nivel medio del mar. Variación del clima y del régimen de precipitaciones de amplias áreas de la Tierra. Se extremarán los fenómenos atmosféricos. Influe ncia de dis tintas actividade s e n e l aum e nto de l e fe cto inve r nade r o A gric ult ura 13% Def o rest ació n 14% Quem a de c o m bus t ibles f ó s iles 49% P ro c eso s indus t riales 24% 3. INVERSIONES TÉRMICAS. En condiciones normales en la atmósfera se produce un movimiento continuo de aire en la vertical, que permite su mezcla y la difusión de contaminantes. Así el aire caliente y poco denso que está en contacto con el suelo, asciende y es sustituido por aire frío y más denso que desciende desde capas más altas, todo ello es alimentado por el gradiente térmico vertical (GVT), que es de 6,5 ºC/Km. en condiciones normales. Sin embargo en la troposfera se pueden dar con frecuencia perturbaciones consistentes en que una capa de aire a mayor altura tiene mayor temperatura que la que se encuentra debajo; a este fenómeno se le llama inversión térmica e interrumpe el flujo ascendente del aire, dificultando la mezcla y difusión de los componentes del aire. Nota.- Podemos definir una inversión térmica como aquel espacio aéreo en el cual la temperatura del aire aumenta con la altura en vez de disminuir 4. CONTAMINACIÓN ARMOSFERICA. FUENTES, PRINCIPALES CONTAMINANTES, DETECCIÓN, PREVENCION Y CORRECCIÓN. 4.1. CONCEPTO DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 15 Llamamos contaminación a atmosférica a la presencia en la atmósfera de una o más sustancias o niveles de energía en concentraciones y duraciones tales que puedan originar riesgos, daños o molestias a las personas y al resto de los seres vivos, perjuicios a los bienes o cambios en el clima. Por tanto para que haya contaminación tienen que concurrir las cuatro premisas anteriores: Presencia en la atmósfera de una sustancia no deseable. Concentración suficiente de esa sustancia no deseable. Permanencia suficiente. Interferir en el confort, salud, bienestar o disfrute de los bienes de las personas. Aunque el hombre siempre ha producido contaminación, es a partir de la revolución industrial con la quema indiscriminada de carbón y después de petróleo y sus derivados cuando el hombre ha liberado a la atmósfera ingentes cantidades de contaminantes que han alterado seriamente la mayoría de los ciclos biogeoquímicos. Muchas de las sustancias que contaminan la atmósfera tienen origen natural, pero los sistemas naturales poseen una gran capacidad de autodepuración y eliminación de elementos extraños. Esta capacidad de autodepuración puede verse superada de persistir la actual producción de contaminantes. 4.2. FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE: NATURAL Y ANTRÓPICA Cuadro comparativo entre contaminación atmosférica de origen natural y de origen antrópico Origen natural Origen humano PARTÍCULAS SOx CO2 CO NOx HIDROCAR. 88,7 11,3 57,1 42,9 98,5 1,5 90,6 9,4 88,7 11,3 84,5 15,5 Los contaminantes que llegan a la atmósfera pueden tener dos orígenes: Contaminación natural. Se trata de la contaminación originada por la dinámica terrestre, biológica o geológica (erupciones volcánicas, tempestades de polvo, incendios naturales, etc.). o Volcanes. Emiten partículas, óxidos de azufre y de nitrógeno, CO 2, ácidos sulfhídrico, clorhídrico y fluorhídrico. o Tormentas. Óxidos de nitrógeno. o Incendios. Partículas, CO y CO2, óxidos de azufre y de Nitrógeno. o Pantanos. Hidrocarburos, amoniaco, metano y ácido sulfhídrico. o Océanos. Partículas, SO y CO2, metano y N2O. o Erosión. Partículas. Contaminación antrópica. Cuando los contaminantes son introducidos en la atmósfera debido a las actividades humanas (automóviles, procesos industriales, centrales térmicas y nucleares, calefacciones domésticas, etc.). o Las actividades industriales más contaminantes son: Instalaciones de combustión industrial. Vertederos (plantas de eliminación de residuos sólidos. Evaporación de productos petrolíferos en plantas de almacenamiento. Procesos de síntesis en 16 industrias químicas. Industrias alimentarias y agrícolas. Metalurgia. Elaboración y preparación de minerales. Refinerías de petróleo. Plantas de elaboración de pasta de papel. o Contaminación por combustiones domésticas. De los distintos combustibles utilizados en los hogares, el más agresivo es el carbón y el que menos el gas natural. Liberan todo tipo de gases contaminantes, llegando a constituir un serio problema en situaciones de inversión térmicas sobre las ciudades. o El tráfico tiene dos repercusiones básicas sobre la calidad del aire, de un lado los gases contaminantes liberados por los escapes de los automóviles (monóxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y azufre y compuestos orgánicos de plomo e incluso partículas sólidas, y del otro lado el ruido generado). o Fuentes de emisión radiactiva: destacan las centrales termonucleares y los cementerios de los residuos de estas. También generan contaminación de este tipo diversos centros de investigación, los hospitales y ciertos aparatos utilizados en controles policiales y de detección de metales. Cuadro de actividades antrópicas y tipo de contaminantes que estas generan FUENTE Instalaciones de combustión industrial Eliminación de residuos sólidos. Almacenamiento de productos petrolíferos. Procesos químicos. Industrias agroalimentarias. Metalurgia. Extracciones mineras. Refinerías. Tráfico Calefacciones. 4.3. Part. CO X X X X Comp. Azufre Comp. Nitróg. X X Comp. Halog. Comp. Orgánic X X X Metales CO2 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X TIPOS DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS. Típicamente, a los contaminantes sea cual sea su origen y naturaleza se les agrupa en dos tipos generales: a) Contaminantes primarios. Son aquellas sustancias que vertidas directamente al medio generan una alteración de este (por ej. el SO2). b) Contaminantes secundarios. Son aquellas sustancias que se generan en el medio como consecuencia de la transformación de los contaminantes primarios (por ej. el smog fotoquímico). En función de la naturaleza del contaminante que predomine se habla de dos grandes tipos de contaminación atmosférica: contaminación química y contaminación física. CONTAMINANTES PRIMARIOS 17 Los principales contaminantes primarios son: Partículas. Son sustancias sólidas y líquidas de tamaño no superior a 25 micras. Se trata de sustancias químicas de composición muy variadas: polen, esporas, bacterias y virus, metales pesados, resinas, hongos, cloruros, sulfatos, silicatos y polvo. Su principal fuente son las combustiones (domésticas e industriales), las industrias mineras, cementeras, químicas y alimentarias. De forma natural proceden de incendios de volcanes, así como el polvo levantado por el viento. Compuestos de azufre. Son esencialmente el SO2 y el SO3 que proceden de la oxidación del azufre presente en los combustibles fósiles al quemarse; y el SH2, que procede de escapes de refinerías de petróleo y fábricas de gas, y de forma natural de erupciones volcánicas y de la descomposición de los seres vivos. De entre todos ellos el SO2 es el contaminante que se emite en mayores cantidades a la atmósfera, y por tanto el más frecuente en el ambiente de la ciudad, aunque presenta variaciones estacionales de acuerdo con la dinámica atmosférica. Su permanencia en la atmósfera varía desde horas hasta unos seis días, sin embargo en la atmósfera puede generar contaminantes secundarios muy agresivos que conducen a la formación de ácidos H2SO3 y H2SO4. El SH2, que se caracteriza por su mal olor, sufre oxidación en la atmósfera a SO 2 y posteriormente se convierte en ácidos. Óxidos de Nitrógeno (NOx). Se detectan básicamente tres de ellos: Oxido Nitroso (N2O), procedente básicamente de fuentes naturales, en concreto la desnitrificación bacteriana (va en aumento debido al uso y abuso de abonos nitrogenados). Oxido Nítrico (NO). Se forma por desnitrificación, fijación cósmica (rayos) y sobre todo por combustiones y Dióxido de Nitrógeno (NO2), que tiene su origen en las combustiones casi exclusivamente. En condiciones naturales el NO se convierte en NO2 a través del ciclo fotolítico. Son altamente nocivos en particular el NO2. Por oxidación el NO2 se convierte en NO3H, componente de la lluvia ácida. Relacionado con los NOx se encuentra el amoniaco (NH3), que se origina en la putrefacción de la materia orgánica, y no crea en la actualidad grandes problemas medioambientales. Óxidos de carbono. Son el CO y el CO2. El CO es el contaminante que más abunda en la atmósfera próxima a la mayor parte de las ciudades y es producido por combustiones incompletas de gasolinas, gasóleos, etc. en vehículos a motor, incineradoras de basuras, centrales térmicas, etc. Es el contaminante más abundante en la atmósfera de las ciudades, produce asfixia.. El CO2 no es un contaminante en sí, al ser un componente natural de la atmósfera necesario para la fotosíntesis y producido en la respiración de los seres vivos. Sin embargo el aumento de su concentración está produciendo un aumento del efecto invernadero. Hidrocarburos. El más abundante es el metano (CH4), uno de los causantes del efecto invernadero. Su origen es esencialmente natural, siendo especialmente abundantes en zonas pantanosas, arrozales, marismas, aparato digestivo de rumiantes y proximidades de explotaciones petrolíferas. Su origen antropogénico son las plantas petrolíferas, las de tratamiento de gas natural y los vehículos. 18 Compuestos halogenados y sus derivados. Contienen cloro y/o flúor en su molécula. Destacan el cloro (Cl2) presente en los escapes de los vehículos, el ácido clorhídrico (ClH) y el fluorhídrico (FH) liberado por industria del aluminio, vidrio y fertilizantes, y los Clorofluorcarbonados (CFCs) empleados en aerosoles, refrigerantes y frigoríficos, que contribuyen al aumento del efecto invernadero y además son los principales del agujero de la capa de ozono. Metales pesados. Son elementos de elevado peso atómico. Son considerados muy peligrosos puesto que no se degradan ni biológica ni químicamente, acumulándose en las cadenas alimentarias (proceso de bioacumulación) Entre ellos se encuentran el plomo (procedente de los escapes de los coches y pinturas), el cadmio (humo del tabaco, minería, conducciones y tuberías) y el mercurio (procesos extractivos de minerales, pilas, aparatos eléctricos y algunos fungicidas). El ruido. Se considera un factor contaminante por los efectos nocivos que produce sobre las personas, tales como perturbación del sueño, generación de graves deficiencias auditivas, alteraciones psicológica y de comportamiento, etc. Si bien las fuentes de ruido pueden ser naturales (ej., tormentas), su principal origen es antrópico (tráfico, industrias, fiestas, televisores). Es un problema medioambiental en crecimiento que afecta a amplias áreas de las sociedades desarrolladas. Decibelios 140 130 110 100 80-90 80 60-70 60 50 40 30 20 10 Fuente Reactor a 25 m Pistola remachadora Martillo neumático Tienda/Metalurgias Camión pesado Calle concurrida Coche privado Conversación ordinaria ( a 1 m) Conversación suave (a 1 m) Música suave Susurros (a 1 m) Ciudad residencial tranquila Murmullo de hojas Efectos Zona nociva Zona de peligro Zona segura Contaminación por radiaciones ionizantes. Se trata básicamente de partículas y ondas electromagnéticas (partículas α, partículas β, rayos X, rayos δ, ondas hertzianas, etc.). Proceden de la desintegración natural de minerales radiactivos, pero cada vez son más abundantes debido a la proliferación del uso de sustancias radiactivas en medicina, laboratorios, centro de investigación, plantas nucleares y explosiones nucleares con fines militares). Cuando las radiaciones ionizantes alcanzan a los seres vivos, son absorbidas por estos produciendo malformaciones genéticas, cáncer, etc. CONTAMINANTES SECUNDARIOS. 19 Se originan en la atmósfera a partir de los contaminantes químicos, como consecuencia de reacciones químicas complejas en las cuales intervienen la luz solar. Los más importantes son: Anhídrido Sulfúrico (SO3) y ácido sulfúrico (SO4H2). Se forman por oxidación y fotolisis del SO2 y SH2 y posterior deposición vía seca o vía húmeda en forma de ácido sulfúrico disuelto en las gotas de lluvia. Son componentes habituales de la lluvia ácida Trióxido de nitrógeno (NO3) y ácido nítrico (SO4H2). Se forman por oxidación de los contaminantes de nitrógeno y su posterior mezcla con el agua de la lluvia. Son componentes habituales de la lluvia ácida. PeroxiAcetilo Nitrilos (PAN) y Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs). Son derivados de los hidrocarburos gaseosos, resultado de reacciones con la luz solar (fotodisociación). Los COVS son junto con el NO2 precursores del ozono troposférico, mientras que los PAN son productos finales. Además se encuentran las dioxinas y los furanos procedentes de las combustiones en incineradoras y muy tóxicos. Ozono troposférico (O3). Tiene en parte un origen natural, al ser formado por descargas eléctricas (rayos), así como resultado del transporte desde la estratosfera, y de la fotodisociación del NO 2. Es por ello que la concentración de ozono troposférico está aumentando considerablemente y se está constituyendo en un grave problema medioambiental. El ozono es agresivo para la salud y por encima de ciertos niveles origina dolor de cabeza y afecciones respiratorias, sobre todo a niños y deportistas, también es tóxico para las planta y disminuye la productividad de los cultivos. NO2 + luz NO + O O + O2 O 3 Nota.- El ozono troposférico. El ozono troposférico es uno de los principales contaminantes de la atmósfera de los grandes núcleos urbanos. Se forma por acción de la luz solar sobre diversos precursores (NO2, hidrocarburos, etc.). Los niveles de ozono comienzan a aumentar por la mañana con el inicio de la actividad urbana y se alcanzan las concentraciones a mediodía (hora de máxima actividad solar), horas después de que se registren los niveles más altos de NO 2. Durante la noche los niveles de O 3 se reducen a niveles mínimos. 20 4.4. DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES. EMISIÓN E INMISIÓN. Los niveles de contaminación que se alcanzan en un lugar y en un momento dado (nivel de inmisión), depende de diversos factores, entre otros de la cantidad de contamínate que se ha liberado a la atmósfera en un momento dado (nivel de emisión) y de otros condicionantes. Nivel de emisión. Llamamos nivel de emisión a la cantidad de cada contaminante incorporado a la atmósfera en un tiempo. Nivel de inmisión. Llamamos nivel de inmisión a la concentración de contaminantes que respiran las personas en un punto concreto, en un momento determinado, independientemente de la procedencia de éstos y es el parámetro que nos define la calidad del aire. Según la forma de emisión, las fuentes se pueden clasificar en puntuales (focos localizados de contaminación) y difusas (foco de contaminación disperso). El primer hecho facilita la dispersión de contaminantes, mientras que el segundo lo dificulta e incluso favorece un efecto sinérgico. Una vez que los contaminantes son incorporados a la atmósfera su destino definitivo va a variar dependiendo de muy diversos factores (capacidad dispersante de la atmósfera, condiciones meteorológicas, reacciones químicas, mecanismos de sumidero, etc.) Por lo general los contaminantes serán mezclados por las turbulencias del aire y serán alejados a zonas más o menos alejados del foco de emisión (ello diluirá su impacto negativo). Cada contaminante seguirá un camino distinto en función de su reactividad, mecanismo de sumidero, etc., retornado finalmente a la superficie terrestre bien por simple sedimentación si está en fase sólida (deposición seca), bien incorporado al agua de lluvia (deposición húmeda). ATMÓSFERA 4.4.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DINAMICA DE LA DISPERSIÓN. Los niveles de contaminación que se alcanzan en un determinado punto en un momento dado (Nivel de inmisión), depende básicamente de tres factores: Las características de la emisión. Condiciones meteorológicas. Característica geográfica y topográfica del lugar. Características de la emisión: Factores tales como la altura de la emisión, la naturaleza físico-química de los contaminantes, su concentración y su temperatura marcarán, ya en origen, el posible destino de los contaminantes. Por ejemplo, si el emisario es muy alto puede inyectar los contaminantes en la circulación atmosférica general con lo que estos viajarán a distancias 21 relativamente grandes; una menor altura limitará la distancia alcanzada por los contaminantes (una de las primeras soluciones para limitar la contaminación en ciertas áreas fue la de incrementar la altura de las chimeneas). Una mayor velocidad de la emisión, o una mayor temperatura de los gases emitidos puede posibilitar el atravesar las capas de inversión y disminuir de este modo las cotas de inmisión. Condiciones meteorológicas: Es el elemento clave que va a determinar la dinámica de la difusión de los contaminantes. Tres factores van a ser fundamentales: Vientos: su dirección nos marcará el camino a recorrer por los contaminantes y su velocidad, la dispersión y dilución de los mismos. La temperatura del aire y sus variaciones: En condiciones normales el gradiente descendente de temperaturas en la troposfera favorece la dispersión de contaminantes, sin embargo en ocasiones la presencia de capas de inversión térmica imposibilitará que estos escapen. Precipitaciones. Que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los contaminantes al suelo. Además las precipitaciones suelen acompañar a situaciones de bajas presiones que son las mejores para la dispersión de los contaminantes. Tipos de tiempo. Las situaciones anticiclónicas son las peores para la difusión de los contaminantes por cuanto las altas presiones centradas sobre la zona, asociadas además a la ausencia de vientos en superficie, dificultan los movimientos verticales. Las situaciones ciclónicas, suponen la máxima inestabilidad de la atmósfera que acompaña a las bajas presiones, lo que determina movimientos ascensionales del aire que ayudan a la difusión de los contaminantes, además suelen ir acompañadas de lluvias que lavarán la atmósfera. Las situaciones intermedias siempre van acompañadas de vientos de mayor o menor intensidad que serán los que determinen la difusión de los contaminantes. Insolación. La luz solar favorece las reacciones entre los contaminantes presentes en la atmósfera dando lugar a contaminantes secundarios o “smog fotoquímico”. Características geográficas y topográficas: Factores del medio físico como la topografía del terreno, la presencia de masas de vegetación o la existencia de núcleos urbanos en el radio de acción de los focos emisores, van a condicionar también la difusión de los contaminantes. En áreas llanas la dispersión de los contaminantes se lleva a cabo siguiendo trayectorias uniformes a merced de los vientos dominantes, pero las irregularidades del terreno van a modificar estas pautas simples. En los valles y laderas se generan las llamada brisas de valle, debido al diferente calentamiento de laderas y valles en el periodo día-noche. Durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente, mientras que en el fondo del valle se acumula fría y se origina una situación de inversión que impide la dispersión de contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario teniendo lugar las brisas de montaña con el mismo efecto. (Fig. 2) En las zonas costeras el régimen de vientos y brisas contribuyen especialmente a la difusión. durante el día la brisa desplaza hacia el interior los contaminantes que se 22 producen en las inmediaciones de las costas. La situación se invierte durante la noche, desplazándose la contaminación hacia el mar, pero no se aleja excesivamente de la costa, con lo que a la mañana siguiente al iniciarse la brisa marítima tendrá lugar el regreso de los contaminantes. (Fig.1) La vegetación ejerce una acción positiva sobre los niveles de inmisión. Reduce la velocidad del viento y favorece la deposición de partículas sólidas que serán retenidas en las hojas hasta su lavado por la lluvia. Además las plantas absorben distintos gases como el anhídrido carbónico, con lo que contribuyen a su regulación en la atmósfera, y otros de mayor toxicidad como monóxido de carbono, ozono y dióxido de azufre. Las masas arbóreas son también excelentes pantallas acústicas, reduciendo considerablemente la intensidad del ruido. Los núcleos urbanos, además de modificar con su morfología las corrientes de aire, influyen sobre la difusión de contaminantes por la generación de calor que se realiza dentro de la ciudad. Esto da lugar a un fenómeno conocido como "isla de calor" que provoca una circulación convectiva que atrae aire de la periferia y propicia la creación de las famosas cúpulas de inversión claramente visibles en situaciones anticiclónicas y que impiden la circulación de los contaminantes. Fenómeno de Isla de Calor con Cúpula de Contaminantes 23 4.5. EFECTOS DE LA DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES. Los cambios producidos en la composición normal del aire por la presencia de contaminantes ocasionan efectos negativos en los seres vivos, en los materiales y en los ecosistemas. Estos cambios unas veces se manifiestan a corto plazo (como los daños en la salud humana), en otros casos a largo plazo (como el cambio climático). En función del radio de acción de los daños producidos por la contaminación atmosférica se habla de: efectos locales (los producidos por cada uno de los contaminantes), efectos regionales (lluvia ácida) y efectos globales (cambio climático). 5.1., 5.2. y 5.3. materiales. Sobre la salud humana, sobre otros organismos y sobre los TIPO DE CONTAMINANTE SALUD Partículas Compuestos azufre: de SO2, SO3, H2S Compuestos orgánicos: a) Hidrocarburos, COV, PCBs. b) Dioxinas y furanos NO2, NO y N2O Óxidos de carbono: CO2 y CO Compuestos halogenados: Oxidantes fotoquímicos: Ozono MATERIALES Obstrucción de los estomas. Necrosis y caída de hojas. El SO2 produce perdida de color en las hojas (clorosis) y necrosis Erosión por abrasión de edificios. Deposición sobre edificios. El SO2 en la caliza provoca su demolición (mal de la piedra) En el papel causa su amarilleo. En los metales provoca corrosión. El NO2 produce enfermedades de las vías respiratorias, con agravamiento de los procesos asmáticos. Es tóxico para algunas especies. El CO es tóxico, produce asfixia. El NO2 anula el crecimiento de algunos vegetales (tomates, judías, etc.) El NO2 produce perdida de color en los tejidos de ropa. El cloro es tóxico y provoca irritación en las mucosas. El HF se acumula en los huesos El HF se acumula en la hierba, sufriendo bioacumulación. El HF provoca perdida de color en las hojas. El O3 y los PAN producen manchas blancas en la vegetación, punteaduras. Irritación de las membranas internas en las vías respiratorias. El SO2 produce irritación de las mucosa y ojos El H2 S produce malos olores tóxicos. Producen irritación de las mucosas Dioxinas y furanos poseen efectos cancerígenos y mutagénicos. Óxidos de nitrógeno: CL2, HCL, HF, CFCs VEGETACIÓN Por su alta capacidad oxidante provoca irritaciones en nariz y garganta, asimismo produce fatiga y falta de coordinación. 24 Producen desintegración del caucho y corrosión de metales. 4.5.1. EFECTOS LOCALES. SMOG SULFUROSOS Y SMOG FOTOQUÍMICO. Constituye la más habitual manifestación de la contaminación en las ciudades y núcleos industriales. El término “smog”, es contracción de los términos ingleses (smoke = humo) y (fog = niebla) y hace referencia a la formación sobre las ciudades de nieblas constituidas básicamente por partículas y gases contaminantes procedentes de las chimeneas de las industrias y de los escapes de los automóviles y calefacciones domésticas. Se han descrito dos variedades de smog en función de las condiciones atmosféricas en que tienen lugar y de los que son los principales contaminantes que la producen: a) Smog clásico. O “puré de guisantes”. Se da en condiciones anticiclónicas en invierno (condiciones que favorecen poco la difusión de contaminantes). Es producido básicamente por el SO2, procedente del escape de calefacciones, automóviles, etc. El SO2, ya es tóxico por sí, pero además suele oxidarse a SO3 y SO4H2, que son corrosivos y peligrosos para el aparato respiratorio. Es la contaminación típica que solemos observar en invierno en algunas ciudades. b) Smog fotoquímico. Se da en condiciones de alta insolación y presencia de anticiclones, normalmente en verano. Es producido por toda una variedad de contaminantes secundarios, esencialmente oxidantes fotoquímicos, tales como el ozono (O3), nitrato de peroxiacetileno (PAN), aldehídos y radicales libres. Todos ellos se forman como consecuencia de la interacción de la luz solar sobre los contaminantes primarios. Comoquiera que el ozono es el más abundante de todos ellos y el más fácil de detectar los niveles de este se utilizan como indicadores del grado de contaminación de una ciudad. 4.6. DETECCIÓN PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN DE ATMOSFÉRICA. LA CONTAMINACIÓN 4.6.1. DETECCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. Entre las distintas acciones destinadas a disminuir o corregir el problema de la contaminación del aire destacan las siguientes: Los niveles de inmisión de los diversos contaminantes pueden ser fácilmente determinados mediante una adecuada red de estaciones de medida. Estas en muchos casos cuentan con instrumental que de forma automatizada recoge información sobre el contenido en el aire de los contaminantes más habituales (tales como SO2, O3, etc.). Esta información es enviada a la vez de forma automatizada a una oficina centralizadora donde son analizados los resultados en virtud de los cuales se toman determinaciones para aconsejar o incluso prohibir el uso de calefacciones domésticas, la parada de diversas industrias, o incluso el tráfico rodado. La OMS (Organización Mundial de la Salud), establece cuatro indicadores de la calidad del aire, según la concentración y exposición al contaminante. Nivel I.- No se observa ningún efecto. Nivel II. Se producen irritaciones en los órganos de los sentidos, efectos nocivos sobre la vegetación y reducción de la visibilidad. Nivel III. Ataque a funciones fisiológicas vitales, alteraciones que llevan enfermedades crónicas o a muertes prematuras. Nivel IV. Producción de enfermedad aguda y muerte en grupos vulnerables. 25 De otro lado cada vez está más extendida la utilización de indicadores biológicos de la contaminación, conocida la sensibilidad de diversos organismos a la contaminación del aire. Tal es el caso de los líquenes, que requieren generalmente de atmósferas poco o nada contaminadas para vivir. Sin embargo su presencia y/o su posible desaparición pueden ser utilizadas como indicadores del nivel de contaminación atmosférica de un área determinada. Las sustancias contaminantes más comúnmente detectadas son SO2, HF, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies biológicas destacan los siguientes líquenes por ser especialmente sensibles a estos contaminantes, al sufrir variaciones morfológicas y fisiológicas importantes. Índice SO2 (gr./m3) Grado de contaminación 150-170 Muy alto 125 Alto 60-50 Medio 40 Escaso 35-0 Ausencia Especie de liquen. Ninguna Lecanora Xanthoria Parmelia Evernia, Ramalina, Usnea 4.6.2. PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. Las medidas preventivas están encaminadas a evitar la aparición del problema, y serían: Planificación del suelo. Planes de ordenación del territorio que contemplen los lugares idóneos para ubicar las industrias de tal modo que los efectos sobre poblaciones, vegetación etc. Sean menores. Establecimiento de redes de control de inmisiones en ciudades y polos industriales, que registren de forma permanente la calidad del aire. Evaluaciones de impacto ambiental para la ubicación de industria o desarrollo de proyectos que puedan generar contaminación, estableciendo medidas correctoras que mitiguen los impactos posibles. Evitar la presencia de impurezas en las materias primas mediante proceso de purificación (por ej. Eliminación del azufre de los combustibles fósiles). Búsqueda de alternativas a las sustancias contaminantes utilizadas en la actualidad (sustitución de los CFCs o por sustancias degradadles en condiciones naturales). Empleo de tecnologías limpias, de baja o nula emisión de residuos. 4.6.3. CORRECCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. Las medidas correctoras, estarían encaminadas a corregir la contaminación que se genera. Entre ellas destacarían: Instalación de equipos de filtrado y depuración que concentre y retengan los contaminantes. Existen diversas modalidades, que presentan como inconveniente principal “el que hacer con el contaminante una vez concentrado”, métodos adecuados pueden ser la reducción catalítica de los contaminantes, la utilización de membranas de absorción, la precipitación electrostática, etc. Utilización de chimeneas adecuadas. Que permitan la expulsión de los contaminantes y su dilución de forma adecuada de modo que no se concentren a nivel del suelo. Aunque se soluciona el problema a nivel local se puede producir contaminación en lugares muy alejados. 26 Instalación de campanas acústicas. Actúan como barrera para la propagación del sonido. Son instaladas particularmente en los márgenes de las grandes vías de contaminación que atraviesan las ciudades. 27 5. LA LLUVIA ACIDA. Se describe con el nombre de lluvia ácida, al fenómeno cada vez más frecuente en los países industrializados, según el cual precipita lluvia con un pH inferior de 5,6. Este valor es el pH normal del agua de lluvia la cual es ligeramente ácida debido al arrastre por parte de la lluvia del CO2 atmosférico. AGENTES CAUSANTES: La acidez de la lluvia se debe a la emisión antrópica de SO 2 y NOx, provenientes esencialmente de combustiones en centrales térmicas, combustiones en automóviles, y en general cualquier tipo de combustión de gas natural, carbón, petróleo o cualquiera de sus derivados. Estos gases sufren oxidación en la atmósfera, formándose ácido sulfúrico (SO4H2) y ácido nítrico (NO3H). Ambas sustancias pueden permanecer durante un tiempo prolongado en la atmósfera para después deponerse sobre la superficie, bien directamente (vía seca), o bien arrastrados por el agua de la lluvia (vía húmeda). Formación, deposición y efectos de la lluvia ácida CONSECUENCIAS. Corrosión de metales. Descomposición de la piedra de construcción (mal de la piedra). Necrosis de las hojas en vegetales y muerte de la planta. Destrucción de masas forestales. Acidificación de los suelos que conlleva el arrastre de los cationes de la solución de la solución del suelo, y por tanto una disminución en su fertilidad. (Este efecto es especialmente palpable en aquellos suelos pobres en calcio y en bases, como son los suelos silíceos, viéndose contrarrestada en los suelos calizos donde la acidez del agua de la lluvia es contrarrestada por los iones calcio de las rocas). Acidificación y cambio de las propiedades químicas de las aguas superficiales (lagos y ríos). Las comunidades asentadas en ellos son dañadas seriamente, ya que por lo general son muy poco tolerantes a descensos en el pH, que les provoca asfixia, al aumentar la concentración de CO2; a partir de ciertos límites de acidez se produce la desaparición de la casi totalidad de comunidades de seres vivos. (Como en el caso de las suelos la presencia de rocas calizas puede atenuar el problema). 28 Desaparición de especies animales y vegetales en ecosistemas acuáticos. Alteración profunda de ecosistemas terrestres y acuáticos. Dimensiones del problema. Buena parte de los bosques de las zonas anteriormente referidas muestran síntomas de corrosión o han desaparecido. Así el 64 % de los bosques de Inglaterra muestra síntomas de corrosión, y el 40 % de los bosques de Suiza están gravemente dañados. Los ecosistemas acuáticos no se han escapado del problema, muchos lagos y ríos están tan acidificados, que son incompatibles con el desarrollo de ecosistemas complejos, en Escandinavia 18000 lagos se encuentran acidificados, en Suecia 6000 lagos muestran graves daños y 2000 han perdido su población piscícola. El 80 % de los lagos del Sur de Noruega están técnicamente muertos. En España se considera toda su superficie afectada por la lluvia ácida, pero de una forma relativamente leve, salvo dos áreas con mayor intensidad la zona centro y el Sureste). Distribución geográfica. El fenómeno de la lluvia ácida está condicionado por la circulación atmosférica, pudiéndose ver frenado por cationes como el Na +, K+, Mg+2, NH+4, todos ellos provenientes de la evaporación de los océanos, por ello la lluvia ácida se transporta dentro de un mismo continente pero se ve frenada por los océanos. La lluvia ácida afecta a los grandes focos industrializados de la Tierra (en su mayoría situados entre 30º y 60º latitud N), en donde se consumen grandes cantidades de carburantes fósiles y se libera a la atmósfera millones de toneladas de NOx y SO2, sin embargo la prolongada permanencia de estos gases en la atmósfera y los fenómenos de circulación atmosférica trasladan el problema a áreas alejadas de los focos emisores de la contaminación, mucho más allá de las fronteras de los países (por ello este es un típico caso de contaminación transfronteriza); así en Escandinavia reciben ingentes cantidades de contaminación procedentes de Inglaterra, de igual modo sucede en Dinamarca, Polonia y Centroeuropea respecto de Alemania, o en Canadá respecto de los complejos industriales de la costa este de EE.UU.). 6. EL AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO. El adelgazamiento de la capa ozono es uno de los grandes problemas medioambientales actuales, que vulgarmente es conocido con el nombre de “agujero de la capa de ozono”. Consiste básicamente en la disminución de la concentración de O3 estratosférica producida aparentemente por la liberación de CFCs y otras sustancias. Como consecuencia de ello la función protectora y de filtro de los rayos UV llevada a cabo por el O3 se ve disminuida lo cual puede traer graves problemas sobre los seres vivos. ¿QUÉ ES LA CAPA DE OZONO?. El Ozono (O3), es una forma triatómica del Oxigeno que se forma básicamente por interacción del O2 con radiaciones de alta energía. Si bien esto puede suceder en la troposfera, como consecuencia de descargas eléctricas (relámpagos), o como consecuencia de la actividad solar en atmósferas altamente contaminadas (smog fotoquímico), el lugar donde preferentemente sucede esto es en la estratosfera, 29 consecuencia del compromiso entre los dos factores fundamentales (mayor intensidad de la luz a mayor altitud y mayor concentración de oxigeno cuando menor es esta). Como consecuencia de ello en la estratosfera se produce una relativa acumulación de ozono, en particular entre los 10 y los 35 Kms. de altura, a esta zona de la estratosfera la conocemos como “capa de ozono” o ozonósfera. En ella se concentra el 80 % del ozono de la atmósfera. FUNCIÓN DE LA CAPA DE OZONO. La capa de ozono actúa de filtro de los rayos ultravioleta (la radiación más energética que llega a esta altura, ya que el resto de radiaciones han sido filtradas en las capas superiores de la atmósfera). Gracias a ella tan sólo llega a la superficie terrestre un 10 % de los rayos ultravioleta procedentes del Sol. El ozono se forma y se destruye continuamente según un ciclo que se mantiene en equilibrio natural, en el cual los rayos ultravioleta comprendidos entre 0,12 y 0,29 μm. quedan absorbidos. El proceso sería el siguiente: O2 + fotón UV (0,12-0,20 m) O + O O + O 2 O3 O3 + fotón UV (0,20-0,29 m) O2 + O El proceso se produce básicamente en las regiones ecuatoriales, pero es transportado por los fuertes vientos de la estratosfera hacia los polos donde es especialmente abundante en el equinoccio de primavera, cuando su destrucción se ve frenada por la débil fotolisis del sol de invierno. CAUSAS DE LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO. Desde 1974 se viene alertando sobre un progresivo debilitamiento de la capa de ozono. Se estima un adelgazamiento de un 40 % en el periodo comprendido desde 1970 a 1981. El fenómeno es especialmente notorio en el Hemisferio Sur. Entre los agentes destructores del ozono se citan los siguientes: Clorofluorcarbonados (CFCs). Habitualmente utilizados como agentes propelentes de sprays, y en los circuitos de refrigeración de frigoríficos, aparatos de aire acondicionado, etc. Son considerados los principales responsables del agujero de la capa de ozono. Halones (CFBr). Utilizados como propelentes en los extintores. Oxido nitroso (N2O). Procede de la desnitrificación bacteriana de suelos (especialmente acentuado con el uso de fertilizantes nitrogenados), de las combustiones a altas temperaturas, de los escapes de aviones supersónicos Otros. Otros agentes destructores pueden ser el metano, el vapor de agua y algunos disolventes clorados. El mecanismo de actuación de todos ellos consiste en ser capaces de reaccionar con el O3 bien directamente o bien por medio de algún radical reactivo de la molécula. La consecuencia es la ruptura de la molécula de O3 y la recuperación del radical reactivo, el 30 cual puede iniciar la ruptura de una nueva molécula de O 3. Este ciclo se puede repetir miles de veces debido a esta capacidad catalítica. X + O3 XO + O2 Donde X es un radical Cl-, NO, OH-, Br- XO + O X + O2 A modo de ejemplo, la reacción para los CFCs es la siguiente: CFC + fotón UV Cl (libre) Cl + O3 ClO + O2 ClO + O O2 + Cl (Repetición del proceso) Al actuar de esta manera estos gases provoca un descenso neto en la concentración de O3 estratosférico. Aunque la destrucción del ozono por estos agentes se puede producir en cualquier parte de la Tierra, es especialmente notorio el agujero en la atmósfera polar, en especial sobre la Antártida. En esta y en particular en su primavera debido a cuestiones de tipo climático el agujero alcanza enormes dimensiones. CONSECUENCIAS DEL ADELGAZAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO. Como consecuencia del adelgazamiento de la capa de ozono cabe esperar: Descenso en la temperatura de la estratosfera, que incluso podría provocar un intercambio convectivo con la troposfera (ahora impedido por el gradiente inverso de temperaturas). Ello tendría graves consecuencia sobre la dinámica atmosférica y sobre el clima en general. Mayor radiación incidente sobre la superficie terrestre, y por tanto un mayor calentamiento de la misma, contribuyendo de este modo al aumento del efecto invernadero. Incremento en la radiación ultravioleta que llegue a la superficie terrestre, lo cual produciría aumentos en el número de cáncer, debilitamiento del sistema inmune, daños oculares, cataratas, ceguera, trastornos en el crecimiento, etc. Alteraciones básicas en las cadenas tróficas, como el fitoplancton de los océanos. Todos estos graves problemas han dado lugar a una gran movilización social, que se ha plasmado en varias cumbres internacional, en particular el convenio de Viena de 1985 y el Protocolo de Montreal de 1987. MEDIDAS PARA EVITAR EL ADELGAZAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO. Van todas ella encaminadas a reducir la emisión de gases que producen el deterioro de esta. Reducción progresiva en la utilización de CFCs en los circuitos de refrigeración y sustitución por otros. La alternativa de utilizar los halones ha mostrado ser también perjudicial. 31 Utilización de otros gases (como por ej. butano) como agentes propelentes de los aerosoles. Reducción en la utilización de productos clorados. Reducción en el empleo de fertilizantes artificiales. 7. AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO Conocemos como efecto invernadero, al proceso natural de retención de parte del calor recibido del Sol llevado a cabo por la atmósfera, y que permite que la temperatura global de la Tierra se mantenga estable y con muy ligeras oscilaciones en torno a los 15 ºC. EL INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADERO ¿CÓMO REGULA LA ATMÓSFERA LA TEMPERATURA DE LA TIERRA?. Explicar esto, es como explicar en qué consiste el efecto invernadero. De la radiación proveniente del Sol, sólo una pequeña fracción llega a la superficie, la mayor parte de ella, sobre todo aquella más energética (rayos X, rayos δ, radiación ultravioleta de longitud de onda corta, etc.) queda filtrada en las capas superiores; el resto, es decir una pequeña fracción de la radiación ultravioleta (aquella de mayor longitud de onda), la radiación visible, la radiación infrarroja, microondas, etc., atraviesan prácticamente de forma limpia la atmósfera, habiendo solamente una ligera absorción (sobre todo de la fracción infrarroja y microondas). De este modo no se produce el calentamiento de la atmósfera más cercana a nosotros de una forma directa, sino que este se produce cuando el suelo es calentado, y tras ello libera el calor recibido en forma de calor sensible (el calor que notamos directamente) o en forma de calor latente (almacenado en el calentamiento del agua de la atmósfera u océanos). Este calor escaparía de la Tierra de no estar presentes en la atmósfera una serie de gases (“gases de efecto invernadero”), que actúan a nivel global de la Tierra como si de una manta se tratase impidiendo que esta contraradiación terrestre de calor (radiación infrarroja y de microondas) se pierda en el espacio. Se evita de este modo un enfriamiento brusco de la Tierra, particularmente durante la noche. El efecto invernadero es un proceso natural básico para la existencia de vida en la Tierra; sin el cual la temperatura de la Tierra sería de –20 ºC (para algunos autoras hasta –40 ºC), en vez de los 15 ºC actuales. GASES DE EFECTO INVERNADERO. CONTRIBUCIÓN AL EFECTO INVERNADERO DE CADA UNO DE ELLOS. Curiosamente los dos componentes mayoritarios de la atmósfera, Nitrógeno (78 %) y Oxigeno (21 %), son trasparentes a la contraradiación terrestre, por tanto tienen una contribución muy escasa al efecto invernadero. Son sin embargo otros gases muy minoritarios y muy dependientes de las actividades humanas los que son capaces de capturar dicha contraradiación y evitar el enfriamiento de la Tierra. De entre todos ellos los más importantes son: 32 CO2.- Contribuye con 55 % al efecto invernadero (es por tanto el más importante de todos ellos). En si no es un contaminante (es básico en la fotosíntesis de los organismos productores, que lo utilizan para la síntesis de materia orgánica; a su vez es liberado en la respiración de los organismos consumidores heterótrofos, el balance global de ambos procesos es neutro). El ciclo natural del CO 2 (en el que también tienen gran importancia la acción de sumidero ejercida por los océanos, donde el CO 2, se solubiliza y también se deposita formando rocas calizas), está totalmente desestabilizado por la inyección constante de CO2 procedente de las actividades humanas y ha superado con creces la capacidad de los sistemas naturales para absorberlos, con lo cual los excedentes han pasado a la atmósfera. Las actividades que han contribuido a ello en mayor medida han sido: la combustión de carburantes fósiles y madera (responsables en un 70 %), la intensa deforestación (25 %) y la transformación de caliza en cemento entre otras. Metano (CH4).- Es el segundo gas en importancia (15 %). Su concentración ha ido aumentando en los últimos años, como consecuencia de actividades humanas como son la proliferación de la estabulación del ganado vacuno (gran productor de CO 2 en su aparato digestivo), el aumento en la extensión de los arrozales y de los cultivos en zonas pantanosas, las fugas de los oleoductos, los vertederos de residuos sólidos y la combustión de biomasa. Clorofluorcarbonados (CFCs). Responsables de un 21 % del efecto invernadero. No ha cesado de aumentar su concentración en la atmósfera debido a su utilización como vehículos propulsores de los espray y su utilización en los circuitos de refrigeración de frigoríficos, aparatos de aire acondicionado, etc. Oxido nitroso (N2O). Responsable de un 5 %; proviene esencialmente de la actividad bacteriana de desnitrificación de los suelos. Su concentración se ha visto aumentada por el uso masivo de fertilizantes nitrogenados. También es producido cada vez de forma más masiva por los motores de los aviones. 60 Influencia de distintas actividades en el aum ento del efecto invernadero Deforestación 14% A gricultura 13% 50 40 Quema de co mbustibles fó siles 49% 30 20 P ro ceso s industriales 24% 10 0 CO2 CFCs CH4 O3 NO2 Contribución de diferentes gases al efecto invernadero 33 CAUSAS DEL AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO. Como se ha citado anteriormente, el aumento del efecto invernadero se debe al aumento a escala global de la concentración de los gases anteriormente descritos, junto a otros. Las actividades que están dando lugar a esto son: La quema de carburantes fósiles. El uso de gran cantidad de madera como combustible. La deforestación de los bosques tropicales. Los incendios forestales. El incremento en la explotación y estabulación del ganado vacuno. El incremento en la extensión de los arrozales y de las explotaciones en zonas pantanosas. El incremento en el uso de fertilizantes. El incremento en la circulación aérea. El uso de CFCs como propelentes de espray y circuitos de refrigeración. El aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero se ha hecho especialmente significativo desde la Revolución Industrial, y desde entonces no ha cesado de aumentar. Un hecho significativo es el aumento de la concentración de CO 2 desde las 260 ppm hasta las 350 ppm actuales en los últimos 100 años. CONSECUENCIAS DEL AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO. Aunque quedan muchas incógnitas por resolver: ¿cuál será la respuesta del sistema climático a los cambios en la composición de la atmósfera?, ¿cuál es el papel de los océanos y los hielos glaciares en el balance térmico de la Tierra?, ¿cuál es la capacidad real de absorción de dióxido de carbono de los océanos y de las masas forestales?, o ¿cuál puede ser el papel de otros factores que conduzcan al enfriamiento de la Tierra?, por lo general se admite un posible cambio entre 1 y 4 ºC para los próximos treinta años, cuyas hipotéticas consecuencias serían: Mayor tasa de fusión de los hielos de Groenlandia y la Antártida. Subida consecuente del nivel del mar de varios metros. Inundación de áreas cercanas al mar. El problema sería especialmente grave en las islas y áreas deltaicas. Desaparición de lagunas costeras y marismas. Considerable aumento de las precipitaciones en las altas latitudes compensado por un descenso en las bajas. Expansión de las zonas áridas. Alteración de la distribución planetaria de los recursos hídricos. Salinización de los acuíferos costeros. Consecuencias para todo el hábitat (ciudades e instalaciones costeras), atmósfera, océanos y biosfera en general. Grandes migraciones de poblaciones. La inundación de las zonas costeras afectaría a 1/3 de la población humana de la Tierra, asentada en dichos lugares. SOLUCIÓN AL EFECTO INVERNADERO. Puesto que el agravamiento de este problema viene derivado de la producción masiva de un cierto número de gases, parece que la solución debe ir por la 34 limitación o la reducción en la liberación de estos y la utilización de energías renovables. Asimismo sería necesario controlar la emisión de gases de efecto invernadero por la agricultura y la ganadería. Sustituir y eliminar los CFCs. Frenar la deforestación y la desertización, potenciando la repoblación forestal. La CE ha propuesto el pago de ecotasas, o impuestos sobre la emisión de determinados contaminantes, y trata de fijar unos límites en las emisiones de CO2, permitidas a cada país, con el fin de reducir las emisiones para el año 2000 a los niveles de 1990. Todas estas posibles soluciones chocan con los intereses de los países desarrollados interesados en mantener sus cotas de desarrollo. De otro lado dada la relación entre la producción de estos gases y desarrollo parece claro que el problema del calentamiento del planeta se agravará si los países en vías de desarrollo siguen nuestro modelo de explotación incontrolado, lo que provocaría que las emisiones de estos gases se dispararan. La solución del conflicto no reside en impedir el progreso de los países citados, sino en propiciar su desarrollo, potenciando el uso de energías renovables, más limpias y más sostenibles, siendo ésta una labor global, tal como se acordó en el Convenio sobre el cambio climático derivado de la Conferencia de Río de Janeiro de 1992. El problema del cambio climático es tan grave que ha suscitado ya varias cumbres a escala global, además de la cumbre citada de Río de Janeiro, también tuvo gran trascendencia la cumbre sobre el Cambio Climático celebrada en Kyoto en 1997. 8. EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL Aunque no existe un consenso generalizado entre la comunidad científica, para mucho investigadores en la actualidad se está produciendo un importantísimo cambio en el clima de la Tierra, como consecuencia de la liberación masiva a la atmósfera de gases de efecto invernadero (particularmente CO2) procedentes de combustiones en industrias, medios de locomoción, etc. CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO. Como se ha citado anteriormente, el cambio climático (aumento del efecto invernadero) se debe al aumento a escala global de la concentración de los gases anteriormente descritos, junto a otros. Las actividades que están dando lugar a esto son: La quema de carburantes fósiles. El uso de gran cantidad de madera como combustible. La deforestación de los bosques tropicales. Los incendios forestales. El incremento en la explotación y estabulación del ganado vacuno. El incremento en la extensión de los arrozales y de las explotaciones en zonas pantanosas. El incremento en el uso de fertilizantes. El incremento en la circulación aérea. El uso de CFCs como propelentes de sprays y circuitos de refrigeración. 35 El aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero se ha hecho especialmente significativo desde la Revolución Industrial, y desde entonces no ha cesado de aumentar. Un hecho significativo es el aumento de la concentración de CO 2 desde las 260 ppm hasta las 350 ppm actuales en los últimos 100 años. CONSECUENCIAS DEL AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO. Aunque quedan muchas incógnitas por resolver: ¿cuál será la respuesta del sistema climático a los cambios en la composición de la atmósfera?, ¿cuál es el papel de los océanos y los hielos glaciares en el balance térmico de la Tierra?, ¿cuál es la capacidad real de absorción de dióxido de carbono de los océanos y de las masas forestales?, o ¿cuál puede ser el papel de otro factores que conduzcan al enfriamiento de la Tierra?, por lo general se admite un posible cambio entre 1 y 4 ºC para los próximos treinta años, cuyas hipotéticas consecuencias serían: Mayor tasa de fusión de los hielos de Groenlandia y la Antártida. Subida consecuente del nivel del mar de varios metros. Inundación de áreas cercanas al mar. El problema sería especialmente grave en las islas y áreas deltáicas. Desaparición de lagunas costeras y marismas. Considerable aumento de las precipitaciones en las altas latitudes compensado por un descenso en las bajas. Expansión de las zonas áridas. Alteración de la distribución planetaria de los recursos hídricos. Salinización de los acuíferos costeros. Consecuencias para todo el hábitat (ciudades e instalaciones costeras), atmósfera, océanos y biosfera en general. Grandes migraciones de poblaciones. La inundación de las zonas costeras afectaría a 1/3 de la población humana de la Tierra, asentada en dichos lugares. SOLUCIÓN AL EFECTO INVERNADERO. Puesto que el agravamiento de este problema viene derivado de la producción masiva de un cierto número de gases, parece que la solución debe ir por: la limitación o la reducción en la liberación de estos y la utilización de energías renovables. Asimismo sería necesario controlar la emisión de gases de efecto invernadero por la agricultura y la ganadería. Sustituir y eliminar los CFCs. Frenar la deforestación y la desertización, potenciando la repoblación forestal. La CE ha propuesto el pago de ecotasas, o impuestos sobre la emisión de determinados contaminantes, y trata de fijar unos límites en las emisiones de CO2, permitidas a cada país, con el fin de reducir las emisiones para el año 2000 a los niveles de 1990. Todas estas posibles soluciones chocan con los intereses de los países desarrollados interesados en mantener sus cotas de desarrollo. De otro lado dada la relación entre la producción de estos gases y desarrollo parece claro que el problema del calentamiento del planeta se agravará si los países en vías de desarrollo siguen nuestro modelo de explotación incontrolado, lo que provocaría que las emisiones de estos gases se 36 dispararan. La solución del conflicto no reside en impedir el progreso de los países citados, sino en propiciar su desarrollo, potenciando el uso de energías renovables, más limpias y más sostenibles, siendo ésta una labor global, tal como se acordó en el Convenio sobre el cambio climático derivado de la Conferencia de Río de Janeiro de 1992. El problema del cambio climático es tan grave que ha suscitado ya varias cumbres a escala global, además de la cumbre citada de Río de Janeiro, también tuvo gran trascendencia la cumbre sobre el Cambio Climático celebrada en Kyoto en 1997. 9. LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN LA REGIÓN DE MURCIA Cuando en la Región, al igual que en el resto de España, surgen las primeras intenciones serias de frenar los procesos de deterioro de la calidad del aire, a principios de los años setenta, es precisamente cuando aparecen en todos los países industriales los principales obstáculos para la adecuada instrumentación de políticas ambientales decididas: escasez de recursos económicos, derivada de la crisis económica; dificultades para la elección de combustibles menos contaminantes, debido a la crisis energética y pérdida de capacidad inversora. Desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, existe en la Región dos espacios geográficos diferenciados: 1. El que comprende las pedanías cercanas a Cartagena 2. El que comprende al resto de la Región. En el primer caso la contaminación es originada principalmente por una potente industria de base, y abarca toda la ciudad y núcleos cercanos, es decir, es generalizada; en el segundo caso las emisiones industriales de contaminantes son enormemente más reducidas, y sólo originan problemas puntuales por una situación de promiscuidad de industrias como cementeras y canteras, y viviendas, siendo el aporte común más importante el originado por los vehículos automóviles. Sin duda, ha sido y es el Valle de Escombreras de Cartagena el núcleo con mayor contaminación atmosférica de la Región. En la zona de Cartagena-Escombreras se encuentra la mayor parte de la industria pesada, albergando más potencia instalada que el resto de la Región en conjunto. Cartagena fue durante el período 1977-78 la ciudad de España donde los niveles del contaminante SO2 son más elevados, y casi con toda seguridad de los países europeos. Hasta 1979, y no por falta de movilizaciones populares, la Administración sólo ejerce medidas coyunturales fundamentalmente dirigidas a la instalación de la red de vigilancia; y es en 1979 cuando tras la declaración de "zona de atmósfera contaminada" se toman las medidas estructurales que producen una inflexión sostenida de los niveles registrados del contaminante SO2 originando desde mediados de 1981 una situación admisible para este contaminante. Las primeras medidas de niveles de inmisión en la Región son realizadas por la campaña analítica 1966/67 por la entonces Jefatura Provincial de Sanidad, y que por falta de medios económicos y de material adecuados reduce su estudio al contaminante "polvo atmosférico" y a la ciudad de Murcia. 37 La vigilancia de la calidad del aire en la región de Murcia parte en la década de los 70 con la instalación por parte de dicha Jefatura Provincial de Sanidad, de una red de toma de muestras en Cartagena. Posteriormente en la década de los 80 esta red manual se extendió al resto de la Región con la instalación de captadores manuales de muestras en Murcia capital, Molina de Segura, Alcantarilla, Yecla y Lorca. En el año 1985 se empiezan a instalar las primeras estaciones automáticas de vigilancia atmosférica en Cartagena y en 1992 se pone en marcha la estación automática de Murcia Capital. En la actualidad hay instaladas en toda la región 10 estaciones automáticas que configuran la Red Regional de Vigilancia de la Contaminación Atmosférica. Dentro de los productos contaminantes en la Región destaca manifiestamente el S02 procedente de la generación de energía térmica, refino de petróleos, fábricas de biocarburantes y combustiones. En segundo término y en función del tonelaje anual detectado, pueden citarse las partículas en suspensión y los óxidos de nitrógeno. En Cartagena la contaminación de origen industrial representa más del 95% de la emisión global de contaminantes. En concreto la emisión de S02 puede estimarse en unas 50.000 Tm/año para la zona de Escombreras, y correspondiendo el primer lugar a la Central Térmica, y a continuación a la Refinería de Petróleos. La emisión de otros contaminantes es más reducida. En el resto de la Región se producen situaciones puntuales de contaminación atmosférica de origen industrial, no debido a grandes emisiones sino, más bien, a errores urbanísticos; destacando Alcantarilla, donde además de una importante emisión de partículas sólidas se produce una impactante emisión de furfural, peligroso contaminante para la salud, de olor insoportable. La actual Red Regional de Medición de Contaminantes Atmosféricos tiene dos estaciones en la zona de Murcia (Murcia-Alcantarilla y San Basilio), siete estaciones medidoras en la zona de Cartagena y su entorno (La Unión, La Aljorra, Torreciega, Alumbres, San Ginés, Mompean y Valle de Escombreras) y una estación medidora en la zona de Lorca. Existe además una estación medidora móvil. Estos datos se pueden consultar a través de la página web de la Consejería de Desarrollo Sostenible y Ordenación del Territorio. El Ayuntamiento de Murcia tiene dos estaciones medidoras en la Avenida del Río Segura y Jardín de las Atalayas, pero no están homologadas con la Red Regional de la Consejería de Desarrollo Sostenible y Ordenación del Territorio, ni con la Red Estatal del Ministerio de Medio Ambiente. Tampoco se ha habilitado ningún sistema de consulta de los niveles de contaminación atmosférica medidos por las estaciones a su cargo en tiempo real, a través de la página web del ayuntamiento . Los contaminantes que miden estas estaciones son los siguientes: 1. Partículas menores de 10 μm (PM10) Las partículas contaminantes en la atmósfera denominadas (PM 10) abarcan un amplio espectro de sustancias orgánicas e inorgánicas dispersas en el aire procedentes de fuentes naturales y artificiales, la combustión de carburantes del tráfico es una de sus principales causas. 38 Las PM10, son partículas “torácicas”, menores de 10 μm (micras). Todas las partículas de diámetro menor de 10 μm (micras) se denominan PM10 y pueden penetrar hasta las vías respiratorias bajas. Las partículas PM10 son uno de los problemas ambientales más severos dadas sus graves afecciones al sistema respiratorio. Estas partículas atmosféricas se emiten por la actividad humana (emisiones del tráfico rodado, emisiones de la industria petroquímica, actividades metalúrgicas y de producción de fosfatos, etc.) a las que se pueden sumar, en ocasiones, las emitidas por fuentes de origen natural como las intrusiones de polvo sahariano que afectan de vez en cuando a la Región Murciana. 2. DIOXIDO DE NITROGENO (NO2) El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas contaminante. El dióxido de nitrógeno (NO 2) en el aire de la región murciana proviene, en su mayor parte de la oxidación del óxido de nitrógeno (NO) emitido por el tráfico rodado y, en algún caso, también por las centrales de producción eléctrica. El NO2 interviene también en diversas reacciones químicas en la atmósfera que dan lugar a ozono troposférico (O3) y partículas en suspensión menores de 2’5 micras, es decir, es precursor de otros contaminantes. El NO2 afecta a los tramos más profundos de los pulmones, inhibiendo algunas funciones de los mismos, como la respuesta inmunológica y produciendo una merma en la resistencia a las infecciones. Los niños y asmáticos son los más afectados por exposición a concentraciones altas de NO2. Los efectos directos del NO2 se han analizado en estudios toxicológicos de exposiciones controladas. Dichos estudios indican que el NO 2 tiene capacidad de promover reacciones inflamatorias en el pulmón. La exposición a corto plazo en altos niveles causa daños en las células pulmonares mientras que la exposición a más largo plazo en niveles bajos de dióxido de nitrógeno puede causar cambios en el tejido pulmonar similares a un enfisema. 3. OZONO TROPOSFÉRICO (O3) El ozono (O3) troposférico, en superficie, es un gas contaminante secundario que se forma por reacciones fotoquímicas impulsadas por la acción de la luz solar sobre los óxidos de nitrógeno producidos por la contaminación por el tráfico rodado y los compuestos orgánicos volátiles por emisiones de fábricas y gasolineras. El ozono, altamente reactivo, tiende a descomponerse en las zonas en las que existe una alta concentración de óxido de nitrógeno (NO). Esto explica que su presencia en el centro de las grandes ciudades suele ser más baja que en los cinturones metropolitanos y en las áreas rurales circundantes. Es probable que con el aumento de la insolación y el tráfico en determinadas zonas en verano aumenten los episodios de contaminación por ozono. 4. DIOXIDO DE AZUFRE (SO2) El dióxido de azufre (SO2) es un gas irritante y tóxico, emitido fundamentalmente por determinadas actividades industriales. La exposición de altas concentraciones por cortos períodos de tiempo puede irritar el tracto respiratorio, causar bronquitis y congestionar los conductos bronquiales de los asmáticos. La exposición crónica al SO2 y a partículas de sulfatos se ha correlacionado con un mayor número de muertes prematuras asociadas a enfermedades pulmonares y cardiovasculares. El efecto irritante continuado puede causar una disminución de las funciones respiratorias y el desarrollo de enfermedades como la bronquitis 39 1. La hidrosfera 1.1. Concepto y características de la hidrosfera. 2. Masas de agua 2.1. Distribución del agua en la Tierra. 3. El balance hídrico y el ciclo hidrológico 3.1. Concepto y balance del ciclo hidrológico. 4. La contaminación hídrica: detección, corrección y prevención 4.1. Contaminación de las aguas. Concepto 4.2. Origen y tipos de contaminación. 4.2.1. Contaminación natural 4.2.2. Contaminación antrópica: urbana o doméstica; Agrícola y ganadera; Industrial; Otras fuentes (vertederos, fugas, escapes…) 4.3. Tipos de contaminantes (solo los que se puedan utilizar en las prácticas) 4.3.1. Contaminantes físicos: cambios de temperatura; radiactividad; partículas en suspensión 4.3.2. Contaminantes químicos: variaciones de pH, cloruros; sulfatos; fosfatos; oxígeno disuelto; compuestos nitrogenados; compuestos organoclorados y organometálicos; metales pesados; petróleo y combustibles derivados. 4.3.3. Contaminantes biológicos: materia orgánica; microorganismos. 4.4. Eutrofización 4.5. Contaminación de los sistemas fluviales: contaminación por materia orgánica y autodepuración. 4.6. Contaminación de las aguas subterráneas: salinización, fosfatos, nitratos, fosas sépticas.´ 4.7. Contaminación de los mares y océanos: mareas negras y vertidos costeros. 5. La contaminación del agua en la Región de Murcia 5.1. Sobreexplotación de acuíferos 5.2. Contaminación de las aguas superficiales 5.2.1. Metales pesados 5.2.2. Zonas puntuales 5.3. Eutrofización del Mar Menor 6. Determinación en muestras de agua de algunos parámetros físico-químicos y biológicos e interpretación de resultados en función de su uso 6.1. Parámetros físicos: temperatura; transparencia o turbidez; color, sabor y olor; conductividad 6.2. Parámetros químicos: oxígeno disuelto; demanda biológica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), pH, dureza 6.3. Indicadores biológicos 7. Sistemas de tratamiento y depuración de las aguas 7.1. Tratamiento del agua para consumo: la potabilización del agua 7.2. Depuración de aguas residuales. 7.2.1. Depuración natural o blanda 7.2.2. Depuración tecnológica o dura: líneas de agua, fangos y gas. 26 3 PUNTOS El ciclo hidrológico en la naturaleza. Explique además, como se pueden evaluar los diferentes parámetros que intervienen en él, y como puede intervenir el hombre alterando dicho ciclo. (Murcia, Septiembre de 2003). El ciclo hidrológico en la naturaleza. Explique como puede intervenir y alterar el hombre dicho ciclo. (Murcia, Junio de 1999). La hidrosfera: dinámica y balance (ciclo hidrológico). (Murcia, Septiembre de 1997). La contaminación de las aguas continentales es una grave consecuencia de la actividad humana. Cite los principales contaminantes, su procedencia y los efectos que generan. (Murcia, Junio de 2000). La contaminación de las aguas: causas, agentes y efectos. (Murcia, Septiembre de 2000). Contaminación de las aguas. Eutrofización. Describa el proceso y las posibles medidas correctoras.(Murcia, Junio de 2006) Causas y efectos de la contaminación en aguas superficiales, subterráneas y marinas. (Murcia, Septiembre de 2002). La contaminación de las aguas: causas, agentes y efectos. (Murcia, Septiembre de 1996). Parámetros (físicos, químicos y biológicos) usados en la determinación de la calidad de las aguas. (Murcia, Septiembre de 1999). Sistemas de depuración de las aguas residuales. Sistema de depuración natural o blanda: concepto y tipos. Sistema de depuración tecnológica o dura: concepto y descripción de las líneas de tratamiento. (Murcia, Septiembre de 2005) 1 PUNTO Imagine una zona costera en la que se realiza una intensa actividad agrícola y en la que se utiliza agua subterránea para riego. Diga los posibles efectos negativos sobre el acuífero que abastece de agua al campo. (Murcia, Junio de 2006) Definición de impacto ambiental, acuífero y efecto invernadero. (Murcia, Septiembre de 2000). Definición de riesgo geológico, acuífero y desertificación. (Murcia, Septiembre de 2002). Definición de efecto invernadero, acuífero y desertificación. (Murcia, Septiembre de 1997). Definición de los siguientes términos: acuífero, riesgo geológico, suelo y energía geotérmica). (Murcia, Septiembre de 1999). Describa los siguientes conceptos: trasvase fluvial, ordenación del territorio y degradación de los suelos. (Murcia, Junio de 2001) Explique dos ventajas y dos inconvenientes del proceso de desalinización para incrementar los recursos hídricos de una región. (Murcia, Junio de 2004) Proponga y justifique razonadamente cuatro medidas para lograr un uso más racional y eficiente del agua. (Murcia, Junio de 2004) Origen de la Manga del Mar Menor. Características del Mar Menor y evolución futura (Septiembre de 2007) 27 El fenómeno de “El Niño”. (Septiembre de 2006, Junio de 2008) Explique su origen y comente los efectos producidos por tres tipos diferentes de contaminantes en las aguas continentales. (Murcia, Junio de 1999). Imagine que tiene estos residuos: 1) metales pesados; 2) residuos mineros; 3) fertilizantes agrícolas; 4) ácidos y álcalis; 5) petróleo y sus derivados. Justifique cuáles son biodegradables, no degradables, tóxicos o inertes. Tenga en cuenta que cada uno de estos residuos citados puede pertenecer a más de un grupo. Ayúdese de una tabla para agruparlos (Murcia, Junio de 2006) Indique tres tipos de contaminantes físicos del agua continental, explique su origen y los efectos que produce cada uno de ellos. (Murcia, Junio de 2004). Indique tres tipos de contaminantes físicos del agua continental, explique su origen y los efectos producidos por cada uno de ellos. (Murcia, Septiembre de 2003). Indique cuatro tipos de contaminantes químicos del agua continental, explique su origen y los efectos producidos por cada uno de ellos. (Murcia, Junio de 2003) Indique dos de los contaminantes biológicos que podría encontrar en las aguas residuales, señalando el tipo de organismo (bacterias, protozoos, virus, etc.) y la enfermedad que producen. En el tratamiento de las aguas residuales en una depuradora, la materia orgánica sólida (fango) es separada del agua. Posteriormente ese fango es tratado con organismos anaerobios. De una razón de por que el fango es tratado de esta manera. (Murcia, Junio de 1997). Describa los impactos ambientales que la construcción de un embalse tiene en un río. (Murcia, Junio de 2002). Describa los impactos ambientales que la construcción de un embalse tiene en un río. (Murcia, Junio de 2000). Explique las causas y consecuencias de la eutrofización en una laguna o un embalse?. (Murcia, Septiembre de 2001) Describa los cambios, que como consecuencia de la eutrofización, se producen en los seres vivos de un lago. (Murcia, Septiembre de 2000). Describa el proceso conocido como eutrofización. (Murcia, Junio de 1996). El siguiente relato es uno de los ejemplos mejor conocidos sobre el impacto ambiental de las actividades del hombre. “En las pasadas décadas, muchos lagos de Noruega han perdido sus peces y sus aguas son más ácidas. Al mismo tiempo ha habido un notable aumento den el uso de combustibles fósiles en la industria europea”. Explique la posible relación entre estas dos observaciones. (Murcia, Septiembre de 1998). Los esquemas adjuntos muestran una secuencia del proceso de eutrofización de un lago. Explique en qué consiste este proceso e indique lo que sucede en cada uno de los dibujos. Señale cuales son las causas y que repercusiones tiene que se produzca este proceso. (Murcia, Junio de 1997). El gráfico representa los efectos del vertido de aguas residuales en un río sobre el contenido en O2 y sobre cuatro organismos. Compare y comente el comportamiento de las cuatro especies. (Murcia, Junio de 2004). 28 Imagine una zona costera en la que se en la que se realiza una intensa actividad agrícola y en la que se utiliza agua subterránea para riego. Diga los posibles efectos negativos sobre el acuífero que abastece de agua al campo. (Murcia, Junio de 2006) Indique tres causas principales de la contaminación del agua marina y explique los efectos que origina cada una. (Murcia, Septiembre de 2004) Explique las causas y las consecuencias más importantes de la contaminación del agua marina. (Murcia, Junio de 2002). Defina que es un acuífero y explique cuáles son las posibles consecuencias de su sobreexplotación. (Murcia, Septiembre de 2001) Nombre tres estadios en la purificación del agua y establezca que sucede en cada estadio (Murcia, Septiembre de 1997). En relación con la problemática del agua en la Región de Murcia, cada vez se está utilizando más la desalinización del agua. ¿En qué consiste? ¿Qué método de desalinización es el más utilizado hoy en día? Indique las ventajas e inconvenientes de la desalinización. (Murcia, Septiembre de 2006) Explique dos ventajas y dos inconvenientes del proceso de desalinización para incrementar los recursos hídricos de una región. (Murcia, Junio de 2004) Proponga y justifique razonadamente cuatro medidas para lograr un uso más racional y eficiente del agua. (Murcia, Junio de 2004) 29 1. LA HIDROSFERA. 1.1. CONCEPTO Y CARACTERÍSTICAS DE LA HIDROSFERA. Entendemos como hidrosfera a la envuelta líquida que rodea a la tierra. Incluye los mares y océanos, el agua del suelo y del subsuelo, ríos y lagos, y el agua de la atmósfera y de los seres vivos. 2. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LA TIERRA. 2.1. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LA TIERRA. El agua de la Hidrosfera no constituye una capa continua en todas su extensión alrededor de la Tierra; de ser así ocuparía una superficie de unos 3 Kms. alrededor de ella. Podemos considerar la existencia de seis compartimentos dentro de la hidrosfera: océanos, glaciares, aguas subterráneas, aguas superficiales, atmósfera y biosfera. El compartimento fundamental de la hidrosfera son los océanos, que representan el 97,4 % del total del agua terrestre ocupando el 75% de la superficie, y una profundidad media de unos 4,8 Kms. El siguiente compartimento en importancia son los glaciares, que constituyen el 2 % de la hidrosfera y representan una importante reserva de agua dulce a escala planetaria. El tercer compartimento son las aguas subterráneas, de las cuales es difícil evaluar su volumen, si bien está estimado en el 0,57%, siendo de este modo la principal reserva de agua dulce fácilmente explotable. El agua de lagos y ríos constituye un 0,01 %. La cantidad de agua de la atmósfera y biosfera, es un 0,001% y 0,00004 % respectivamente. COMPARTIMENTO Océanos Hielos polares Aguas superficiales continentales Aguas subterráneas Atmósfera 1.600.000.000 VOLUMEN (Km3) 1.370.000.000 24.000.000 230.200 1.400.000.000 1.200.000.000 Océanos Hielos polares 1.000.000.000 800.000.000 Aguas continentales superficiales 600.000.000 Aguas subterráneas 400.000.000 60.000 14.000 Atmósfera 200.000.000 0 3. BALANCE HIDRICO Y CICLO HIDROLOGICO CONCEPTO DE CICLO HIDROLÓGICO Llamamos ciclo hidrológico al conjunto continuo de agua que bajo distintas formas circula por el sistema atmósfera-hidrosfera-litosfera. Aunque se puede diferenciar entre un ciclo hidrológico interno y otro externo, tradicionalmente al hablar de ciclo hidrológico nos referimos a este último; aquel que puesto en marcha por la energía solar, da lugar a la evaporación del agua en mares y océanos, pasando temporalmente a la atmósfera donde condensa y precipita en forma de lluvia a la superficie de continentes y océanos, por donde circulará repitiéndose indefinidamente el ciclo. La contribución a este por los procesos geodinámicos internos no es bien conocida, se conoce como ciclo hidrológico interno, y consistiría en la aportación de agua procedente del manto superior y de la corteza profunda a la hidrosfera, esto tendría lugar a través de las dorsales oceánicas, 30 volcanes y otras emanaciones en puntos calientes. Las aportaciones se verían contrarrestadas por las perdidas producidas en los procesos de subducción. Mucho mejor conocido es el ciclo hidrológico externo; aquel que es puesto en marcha por la energía solar y que moviliza a buena parte de la hidrosfera. El proceso se inicia con la evaporación de grandes cantidades de agua de océanos, mares, lagos y ríos. Esta agua pasaría a formar parte de la atmósfera, ayudaría a esto la actividad de evapotraspiración de plantas y animales que de este modo actúan como bombas extrayendo agua de la hidrosfera. Puesto que la atmósfera tiene poca capacidad de retener el agua, esta condensa fácilmente formando nubes y precipita, tanto sobre continentes como sobre océanos. Sin embargo los volúmenes de las precipitaciones no están equilibrados con los de la evaporación, ya que en los océanos la evaporación supera a las precipitaciones, y al contrario, en los continentes las precipitaciones superan a la evaporación, obligando de este modo al agua que cae en exceso sobre los continentes a retornar a los océanos. Esto lo hace ayudada por la gravedad en forma de escorrentia superficial (ríos, arroyos, etc.), o en forma de escorrentía subterránea, pudiendo quedar temporalmente retenida en forma de glaciares, lagos superficiales o lagos subterráneos. La cantidad de agua implicada en el ciclo hidrológico es aproximadamente 500.000 Km3, es decir un 0,03 % del total, lo cual quiere decir que teóricamente todo el agua de la hidrosfera se renovaría cada 3000 años. El volumen de agua implicado en los distintos flujos sería el siguiente: Los 100.000 Km3 de agua que caen sobre los continentes se distribuyen de forma muy desigual, mientras que en los bosques tropicales caen anualmente entre 5000 y 10000 l/m2 en los desiertos se recogen por debajo de los 25 l/m 2. Por término medio sobre los continentes se descargan 625 l/m2. Los ríos y arroyos como agentes del ciclo hidrológico realizarán una intensa labor de erosión y transporte, aportando a los océanos 15.000 millones de toneladas de material, que depositados en las desembocaduras constituyen la base de la riqueza de los mares al ser la base para el desarrollo de las biocenosis marinas. E vap o r aci ó n o céano s 500.000 P r eci p i t aci ó n en o céano s 400.000 300.000 E vap o r aci ó n co nt i nent es 200.000 P r eci p i t aci ó n en co nt i nent es 100.000 E sco r r ent í a sup er f i ci al 0 E sco r r ent í a sub t er r ánea A f l o r ami ent o d e ag uas sub t er r áneas FLUJOS (CICLO HIDROLÓGICO) 31 Km3/año Evaporación océanos Precipitación en océanos Evaporación continentes Precipitación en continentes Escorrentía superficial Escorrentía subterránea Afloramiento de aguas subterráneas 430.000 390.000 70.000 110.000 27.000 13.000 12.000 BALANCE DEL CICLO HIDROLÓGICO Entendemos por balance hidrológico a la resultante entre las precipitaciones, la escorrentia superficial, la escorrentia subterránea y la evapotraspiración. El conocimiento de este es importante para saber cual es la disponibilidad de agua dulce en una región, ya que aunque a nivel global está asegurado el abastecimiento de agua, a nivel local son muchas regiones donde la demanda de agua dulce supera con creces los recursos disponibles (debido a la irregularidad del ciclo hidrológico tanto espacial como temporal). Por ello para una zona determinada es de interés conocer el balance de los recursos que permita una explotación racional de los mismos. Podemos caracterizar el balance hidrológico de una zona determinada de la siguiente forma: P.- Es la precipitación sobre la zona. ES .- Es la escorrentia subterránea ED .- Es la escorrentia superficial. ET .- Es la evapotraspiración real P = E S + ED + E T Todos aquellos factores (pendiente, naturaleza del sustrato, temperaturas, distribución temporal de las precipitaciones, cantidad de estas, intensidad de los aguaceros, etc.), capaces de influir sobre esta ecuación nos condicionarán las disponibilidades de agua de cada región. El conocimiento del balance hídrico a lo largo de todo el año permite el cálculo de los periodos de déficit de agua (estación árida), lo cual puede ser utilizado para saber las necesidades de riego, el tipo de cultivos a realizar, etc.; y en definitiva la realización de una ordenación del territorio. El conocimiento del superávit es interesante a la hora de conocer los recursos de agua. Las zonas con déficit de agua durante todo el año o una parte importante son llamada zonas áridas, un buen ejemplo de ello es nuestra región. BALANCE HÍDRICO DE UNA CUENCA ET SUPERÁVIT SUPERÁVIT DÉFICIT P 32 A modo de ejemplo, estos son los valores de los distintos parámetros del ciclo hidrológico en la cuenca del Segura: Precipitación 7000 EVAPOTRASPIRACIÓN 5890 Escorrentía superficial 500 Escorrentía subterránea 610 7000 5890 Precipitación Evapotraspiración 500 610 Esc. Superficial Esc. Subterranea Como se puede observar, uno de los grandes hechos llamativos de nuestra cuenca hidrográfica es la elevadísima evapotraspiración, que hace que por medio de este mecanismo se pierda la mayor parte de las precipitaciones, quedando muy poca agua disponible para alimentar los cursos de agua superficiales o los acuíferos. f) La Manga del Mar Menor. Concepto y origen. La Manga del Mar Menor es un cordón litoral arenoso de 24 kms de largo y una anchura entre 100 y 800 metros. Se formó tras varias erupciones volcánicas que dio lugar a la formación de varias islas alineadas. Hasta entonces el Mar Menor había constituido una bahía en arco poco profunda. Puesto que en los extremos asomaban numerosos escollos de rocas volcánicas, estos dificultaron el desplazamiento de las masas de arena movidas por las corrientes marinas y de los fangos arrastrados por ramblas e las tormentas, formándose al final barras de arena cada vez más compactas y más intercomunicadas 4. LA CONTAMINACIÓN HÍDRICA: DETECCION, CORRECCIÓN Y PREVENCIÓN. 4.1. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS CONCEPTO. Decimos que existe contaminación de las aguas cuando se incorpora a su masa algunas sustancias, formas de energía o elementos ajenos a su composición natural de forma que se restringen sus posibilidades de uso posterior. Debido a las propiedades físicas y químicas del agua (alto poder disolvente, capacidad termorreguladora, absorción de determinadas radiaciones, etc.), se ha convertido en el vehículo más natural de eliminación de los residuos generados por la actividad humana. 33 Las masas acuáticas poseen una marcada capacidad de autodepuración, albergando en su seno un gran número de microorganismos capaces de degradar el exceso de materia orgánica vertida, asimismo los productores primarios utilizan cualquier exceso de nutrientes inorgánicos que se produzca. No obstante el exceso de vertidos orgánicos o aquellos no biodegradables, pueden superar esa capacidad de autodepuración, provocando efectos indeseables en los ecosistemas. 4.2. ORIGEN Y TIPOS DE CONTAMINACIÓN. En función de su origen la contaminación del agua puede ser: a) De origen natural. Presencia en el agua de determinadas sustancias sin que intervenga el hombre, tales como polen, esporas, hojas secas, residuos vegetales, excrementos de peces y aves acuáticas, partículas sólidas y gases atmosféricos arrastrados por la lluvia, etc. Genera por lo general contaminación puntual y episódica durante periodos breves. Estos residuos son normalmente eliminados por la capacidad autodepuradora del agua. b) De origen antrópico. Es el hombre el que aporta los contaminantes o causa el impacto. Es mucho más persistente en el tiempo, más intensa en sus manifestaciones y en muchos casos más peligrosa para los organismos. Algunos grupos de ella son: * * * * * * Aguas residuales urbanas o aguas negras. Son aguas muy ricas en microorganismos, materia orgánica y productos químicos de uso doméstico, tales como detergentes y productos de limpieza. Se caracterizan por generar una gran demanda de oxigeno para su degradación. Aguas ricas en nutrientes de origen agrícola. De composición variable, son fundamentalmente ricos en nitratos y fosfatos, peligrosos para la salud y que producen eutrofización de aguas lentas y contaminación de los acuíferos. También pueden contener plaguicidas y pesticidas, que pueden contener metales pesados y compuestos organoclorados y que por lo general producen contaminación de aguas superficiales y por lixiviado contaminación de aguas subterráneas. Aguas ricas en residuos de origen ganadero. Son especialmente ricas en microorganismos y nitrógeno. Pueden dar lugar a contaminación de las aguas subterráneas. Productos químicos de origen industrial. Se trata de una amplia variedad de productos, muchos de ellos de síntesis humana por lo que los ecosistemas no están preparados para su degradación. Entre ellos se encuentran sustancias tales como los detergentes, ácidos, álcalis, metales pesados, aceites, grasas, radiactividad, temperatura, etc. Entre las industrias más contaminantes se encuentran las petroquímicas, las energéticas, papeleras, siderúrgicas, alimenticias, textiles y mineras. Petróleo y sus derivados. Obras civiles, como presas o embalses, que producen una amplia alteración de los ecosistemas acuáticos. Según su naturaleza los contaminantes se pueden clasificar en físicos, químicos y biológicos. 4.3.1. CONTAMINANTES FISICOS. Los principales parámetros físicos que provocan contaminación del agua son: 34 Cambios de temperatura. La temperatura del agua es un factor fundamental a tres niveles, a) determina la cantidad máxima de O2 que puede estar disuelto en el agua (la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura), b) afecta a la velocidad de las procesos metabólicos (la velocidad de las reacciones aumenta con la temperatura y c) condiciona la supervivencia de numerosas especies supeditadas a ciertos umbrales térmicos para su desarrollo. De este modo la utilización del agua como refrigerante en las industrias térmicas (calentamiento) o en las turbinas de los embalses (enfriamiento) altera los ciclos de crecimiento y reproducción de las especies, produce la sustitución de las mismas y aumenta la toxicidad de ciertos compuestos. Radiactividad. Existe una radiactividad de origen natural (rayos cósmicos, suelo, etc.), que se mantienen en unos límites inocuos para la salud humana, flora y fauna, sin embargo desde el inicio de la tecnología nuclear, no ha cesado de aumentar la presencia de partículas radiactivas procedentes de escapes a la atmósfera o de los circuitos de refrigeración de las centrales nucleares e incluso residuos radiactivos de actividades médicas de investigación e industriales. Se acumulan en los lodos de embalses y fondos oceánicos. Son mutagénicos y tienen efectos cancerígenos. Partículas en suspensión. Pueden tener un origen, tamaño y composición muy variables; desde lodos arenas y gravas arrastradas por la propia corriente, hasta materia orgánica incorporada de forma natural (fragmentos animales y vegetales, ramas, hojas, cadáveres de insectos, etc.). De forma general interfieren en la penetración de la luz, disminuyen la flora aerobia y dificultan el trabajo en las plantas potabilizadoras. 4.3.2. CONTAMINANTES QUÍMICOS. Atendiendo a su metabolismo los podemos clasificar en: * * Biodegradables.- Son aquellos que pueden sufrir degradación biológica. No biodegradables. No sufren degradación biológica. Los principales contaminantes de origen químico son: Variaciones del Ph. Producen alteraciones graves del ecosistema, llegando a producir la desaparición de aquellas especies no tolerantes con los cambios en el pH. Técnicamente muchos lagos y ríos de zonas industrializadas están muertos. La fuente de contaminación son sustancias ácidas procedentes tanto de la minería del carbón como resultantes de la lluvia ácida, actividades como las tintorerías, destilación del petróleo. La acidificación de los medios acuáticos lleva al desplazamiento de unas especies por otras e incluso a la desaparición completa de cualquier forma de vida. También puede producirse el envenenamiento del agua. Nota.- El efecto es distinto si la acidificación se produce en terrenos ricos en rocas silíceas (granitos, pizarras, esquistos, gneis), donde no se contrarresta la acidez de las aguas y el efecto es muy grave, o en terrenos calcáreos donde la acidez de las aguas es contrarrestada por iones desprendidos por los propios terrenos. Cloruros. Proceden de vertidos industriales o domésticos, también relacionados con malas prácticas de riego (riego a manta). En el caso de los acuíferos próximos a la costa por intrusión de agua marina debido a la sobreexplotación. Producen la inutilización del agua como recurso. Sulfatos. Proceden de la disolución de las rocas por el agua de escorrentía, precipitación de lluvia ácida, y de los abonos artificiales, dan lugar a fenómenos de eutrofización. 35 Fosfatos. Proceden del uso de detergentes de forma doméstica e industrial, también del uso de abonos artificiales. Son los principales responsables del fenómeno de eutrofización. Compuestos nitrogenados. Los nitratos proceden de la descomposición bacteriana de restos de origen animal y vegetal, así como de los abonos, dan lugar al fenómeno de eutrofización. Los nitritos presentes en algunos abonos, y formados en el intestino a partir de los nitratos dan lugar a envenenamiento por asfixia. Metales pesados. Aparecen en forma de iones o quelatos. Proceden de la actividad industrial o minera, una vez liberados se concentran en los sedimentos donde son liberados durante cientos de años. Son As, Cd, Hg, Cu, Pb, Cr. Zn, etc. El más habitual es el plomo profusamente empleado en los carburantes, en la fabricación de pinturas, insecticidas y plaguicidas y en la red de conducción de agua, así como en la fabricación de armamento. La concentración de todos ellos está sometida a rigurosos controles en el agua destinada al consumo doméstico. Producen graves perjuicios en la salud humana y de los animales y plantas debido a su elevada toxicidad para los seres vivos. Muchos de ellos sufren el proceso de bioacumulación lo que eleva su toxicidad. AGUAS LIMPIAS Disolución, transporte y/o depósito en forma de sedimentos, y posterior liberación al Incorporación en forma de materia orgánica a los organismos productores agua Vertido de aguas ricas en metales pesados Metabolización por parte de determinadas bacterias y formación de compuestos metal-orgánicos Progresiva acumulación en las vísceras de los distintos consumidores, alcanzando niveles cada vez mayores de concentración y toxicidad BIOACUMUL ACIÓN Compuestos organoclorados y organometálicos (pesticidas, tinta, cosméticos, aceites, …). Proceden fundamentalmente de la actividad agraria, son insecticidas (DDT, piretrina, lindano) herbicidas y fungicidas (cloruro de metilo). Producen el efecto de bioacumulación, y dado su toxicidad pueden generar graves trastornos en la salud de personas y animales además de alterar seriamente la flora. El bromuro de metilo además altera la capa de ozono. Hidrocarburos (petróleo y combustibles derivados. Proceden de arrastres del asfaltado de vías públicas, y fundamentalmente vertidos producidos en su transporte y explotación. 4.3.3. CONTAMINANTES BIOLÓGICOS. Materia orgánica. Es el modo más común de contaminación. Su origen es el tratamiento de alimentos y los desechos producidos en este, las aguas fecales y los desagües de establecimientos ganaderos. En su conjunto más del 80 % del agua es vertida a los ríos, lagos y mares sin un previo tratamiento. Produce episodios de alta contaminación en los medios acuáticos que alteran seriamente a la dinámica de los ecosistemas. En los ríos dan lugar al conocido ciclo de autodepuración. 36 Microorganismos. Presentes de forma natural en el agua. Su presencia en abundancia indica habitualmente una contaminación por aguas fecales o ganaderas. Los hay beneficiosos (intervienen en los ciclos biológicos de mineralización de la materia orgánica) y muy perjudiciales (actuando como medios de transmisión de enfermedades. Originan el 80 % de las muertes en los países subdesarrollados, es decir unos 25 millones de personas al año (150 personas/20 segundos). Aunque son muy variados se utiliza el índice de coliformes (Escherichia coli) para determinar el índice de contaminación. Por encima 200.000 unidades/litro, se considera el agua como contaminada. Entre los microorganismos que podemos encontrar en el agua se encuentran los siguientes: Germen Enfermedad Efectos Virus de la Hepatitis A Hepatitis Virus Virus de la poliomielitis Polio Bacterias Salmonella typhi Fiebre, dolores de cabeza e inflamación del hígado Fiebre, dolores de cabeza y parálisis de extremidades y tronco Vómitos y diarrea agudos Protozoos Nemátodos Vibrio cholera Escherichia coli Entamoeba hystiolitica Giardia lambia Tripanosoma gambiense Plasmodium malariae Schistosoma sp. Anchylostoma sp. Fiebres tifoideas Cólera Gastroenteritis Disenteria amebiana Giardia Enfermedad del sueño Paludismo Esquistosomiasis Anquilostomatosis Vómitos y diarrea agudos Vómitos y diarrea Diarrea severa, dolor abdominal Diarrea, fatiga Afecciones cerebrales Fiebres recurrentes, infección Fatiga crónica, anemia y hemorragias Hemorragias internas, hemólisis Introducción de especies ajenas al ecosistema. Puede producir serias alteraciones entre las distintas comunidades biológicas establecidas en el ecosistema, produciendo sustitución o desaparición de especies. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LAS CONTINENTALES SUBTERRANEAS Y MARINAS. 37 AGUAS SUPERFICIALES, A modo de resumen aquí se presentan los principales contaminantes físicos y químicos presentes en las aguas, haciendo referencia a los principales efectos contaminantes que sobre ellas producen. TIPO PROCEDENCIA Temperatur a CONTAMINANTES FÍSICOS Partículas radiactivas Sólidos en suspensión EFECTOS Actividades energética que utilizan el agua como refrigerante En embalses el agua vertida por las turbinas tiene una temperatura inferior. Centrales nucleares (circuitos de refrigeración). Residuos radiactivos. Aguas residuales domésticas e industriales. Erosión del suelo. Infiltraciones incontroladas TIPO Orgánicos CONTAMINANTES QUÍMICOS El aumento de temperatura produce la reducción del oxigeno disuelto. Desaparición de especies condicionada a unos límites de temperatura. Variación de los ciclos de crecimiento de algunas especies. Reproducción anormal de algunas especies de agua fría como la trucha y el salmón. Acumulación en lodos de ríos, embalses y fondos oceánicos. La inhalación de radón puede producir cáncer de pulmón. Aumento de turbidez, que impide el paso de luz y afecta a la actividad fotosintética. Alteraciones en las cadenas tróficas. Dificultan en la movilidad y respiración de organismos acuáticos. Alteraciones respiratorias producidas por la degradación y emisión de gases tóxicos. Modificación de sus propiedades organolépticas. PROCEDENCIA EFECTOS Carbohidratos Aguas residuales domésticas e industriales Aguas residuales domésticas e industriales Actividades agrícolas Grasas animales y aceites Pesticidas Proteínas Aguas domésticas Alcalinidad Aguas domésticas infiltración Cloruros Agua de suministro, aguas residuales domésticas e intrusión marina Metales pesados (Zn, Cd, etc.). residuales Vertidos industriales e Inorgánic o Nitrógeno y compuestos nitrogenados (nitritos y nitratos). Descomposición de restos animales y vegetales. Vertidos agrícolas y ganaderos. Aguas residuales domésticas. 38 Olores. Elevada demanda de oxigeno. Olores. Elevada demanda de oxigeno. Variaciones de color. Alteraciones de las cadenas tróficas. (bioacumulación) Variaciones de color. Alteraciones de las cadenas tróficas Variaciones del pH, tóxico para las comunidades de peces. Perdidas de productividad de los cultivos. Inutilización del agua como recurso Las sales de los metales tienen efectos muy graves. (bioacumulación) Envenenamiento por Hg. El Cd produce alteraciones en el riñón. Eutrofización. Contaminación severa de acuíferos. Fósforo derivados y Azufre pH Detergentes en aguas doméstica y aguas residuales agrícolas Aguas residuales industriales y domésticas Vertidos industriales Procesos de eutrofización. Variaciones en olor y sabor. Acidificación del medio acuático. A todos estos habría que añadir los contaminantes biológicos ya descritos en una tabla anterior. Además de estos problemas generados por cada uno de los contaminantes, sobre los ecosistemas acuáticos se producen otros efectos generales de gran relieve, que los podemos considerar como grandes problemas medioambientales, estos son: la eutrofización de lagos y ríos; y la contaminación de las aguas subterráneas, superficiales y marinas. 4.4. LA CONTAMINACIÓN DE LOS LAGOS. EUTROFIZACIÓN. El problema más grave que presentan los lagos es el de eutrofización. El término eutrofización significa “bien alimentado” y hace referencia al incremento de sustancias nutritivas en lagos y embalses superando la capacidad natural de autodepuración del sistema acuático y provocando un exceso de proliferación de algas y plantas acuáticas, así como una elevada actividad biodegradativa de la materia orgánica formada lo cual consume el oxigeno del agua y provoca un deterioro de su calidad y reduciendo sus posibles usos. Aunque la eutrofización puede afectar a cualquier sistema acuático, esta se ve favorecida por la ausencia de dinamismo en las aguas y el mayor aporte de nutrientes, por esta razón son los lagos los más expuestos a esta alteración, sobre todo en aquellos en que existe una termoclina bien establecida. El principal nutriente responsable de la eutrofización es el fósforo, el cual llega a los ecosistemas acuáticos en forma de fosfatos, procedentes de vertidos de aguas domésticas (debido a su elevado uso como blanqueante en los detergentes), así como de vertidos de aguas procedentes de explotaciones agropecuarias y del lavado y arrastre de Vertido de aguas ricas en nitratos y fosfatos Aguas limpias y ricas en Oxigeno (proliferación de vida Mineralización lenta y sucesión biológica Proliferación de algunas especies de algas y plantas verdes Proliferación de organismos descomponedores anaerobios. Generación de gases y toxinas malolientes Agotamiento de nutrientes Agotamiento del oxigeno. Muerte masiva de organismos aerobios Mortalidad masiva, deposición en el fondo de restos de organismos muertos Descomposición aerobia de los restos orgánicos PROCESO DE EUTROFIZACIÓN abonos y fertilizantes utilizados prolíficamente en agricultura. El Nitrógeno que es también un elemento limitante en muchos ecosistemas no lo es en este, ya que en presencia de otros nutrientes puede ser fijado directamente a partir del N2 atmosférico por las algas verdeazuladas (también llamadas cianobacterias). 39 1) Incremento de los nutrientes por aporte de fosfatos y nitratos. 2) Proliferación excesiva de fitoplancton que crece a expensas de estos aportes. Agua turbia y verdosa. Reducción de la capa fótica. Sobresaturación de oxigeno de la capa superficial de agua. El oxigeno escapa a la atmósfera. 3) Acumulación en el fondo (hipolimnion) de materia orgánica muerta. Mineralización por oxidación (bacterias aerobias) de esta materia muerta. 4) Agotamiento del oxigeno en el hipolimnion. Muerte masiva de muchos organismos del hipolimnion que no pueden resistir las condiciones de falta de oxigeno. Sustitución de estas especies por otras más resistentes a estas condiciones. 5) Aparición de organismos anaerobios (bacterias anaerobias) en el hipolimnion, las cuales degradan la materia orgánica en ausencia de oxigeno (fermentaciones). A consecuencia de ello producen gran cantidad de gases tóxicos y malolientes SH 2, CH4, NH3. También se pueden formar sustancias tóxicas como las nitrosaminas u otras sustancias que lo son al clorar las aguas para su uso doméstico. 6) Aumento del pH, evaporación del N2 y precipitación del P. Disminución de la proliferación de vida y retorno a las condiciones iniciales. Por tanto la eutrofización ocasiona como principales efectos cambios importantes en los ecosistemas lacustres, disminuye la posibilidad de utilización del agua para distintos usos, y puede provocar alteraciones en la salud. Para evitarla habría que reducir el aporte de nutrientes al agua, en especial del fósforo, usando detergentes sin fosfatos, y haciendo un uso moderado de fertilizantes. A modo de resumen podemos decir sobre la eutrofización: EFECTOS PROBLEMAS SOLUCIONES 4.4. Estéticos, turbidez, color verdoso y olor desagradables. Falta de oxigeno. Anoxia total. Gran sedimentación. Disminución de la vida acuática. Alteraciones de las características organolépticas. Aumento de la vegetación, con cambios en el equilibrio biológico y sustitución de especies. Disminución del valor recreativo. Alteración de la salud. Reducir el aporte de nutrientes, en especial de fósforo, usando detergentes sin fosfatos y moderando la utilización de fertilizantes. Limitar el crecimiento de las algas. LA CONTAMINACIÓN DE LOS SISTEMAS FLUVIALES. En el caso de los ríos, la circulación del agua y las mezclas por turbulencia a lo largo del perfil, hacen que los ciclos sean sustancialmente diferentes. Las modificaciones debidas a la civilización consisten preferentemente en la contaminación por introducción directa de materiales en el río. Si los vertidos son de materia orgánica, los microorganismos encargados de degradar esta materia (proceso de autodepuración), consumirán todo el oxígeno de las aguas abajo del afluente, lo que llevará a la desaparición de aquellos seres que necesiten oxígeno para vivir. A partir del punto en que se descargan aguas residuales cargadas de materia orgánica al río se pueden establecer diversas zonas con pobladores y características muy diferentes: 40 1. zona de los polisaprobios: es la zona cuyas características hemos indicado más arriba. Al estar cerca del vertido hay gran cantidad de materia orgánica en putrefacción, no hay apenas oxígeno disuelto en el agua y muy pocos organismos son capaces de vivir en estas condiciones. 2. Zona de los mesosaprobios: conforme nos vamos alejando del vertido aparece menor cantidad de m.o. (ya oxidada en la zona anterior) y el cauce comienza a ser invadido por organismos como las cianofíceas o ciertas algas verdes (Cladophora). Algunos animales ya soportan las condiciones de esta zona. 3. Zona de los olígosaprobios: si no ha habido nuevos vertidos, la fijación de los elementos nutritivos por los organismos del propio cauce y la oxigenación acaban por devolver al río sus características iniciales o casi. En esta zona, truchas, cangrejos de río y larvas de diferentes insectos nos indicarán que la contaminación ha desaparecido prácticamente. Si la contaminación consiste, además de los residuos domésticos, en desechos industriales, especialmente de la industria química y del papel, la interferencia de átomos y compuestos que no son habituales en los ecosistemas puede inactivar los mecanismos biológicos de autodepuración, creando una situación mucho más grave. Zona Contamin ación Materia orgánica Oxigeno CO2 y H2S POLIS APROBIOS Fuerte Abundant e Escaso DBO>70 Abundantes MESOSAPROBIOS OLIGOSAPROBIOS 4.6. Intermedio Intermedia Intermedia Intermedios DBO 1070 Muy baja Escasa Abundant e DBO 5-10 Escasos Índices tróficos Diversidad de organismos Consumidores y Muchas bacterias (1-20 descomponedore millones por litro). Pocas s especies. Sin especies superiores Intermedio Aparecen las algas. Se encuentra protozoos, gusanos e insectos. 6 Bacterias de 50000 a 1.10 l. Productores Flora y fauna variada con fotosintéticos especies superiores. Bacterias de 20 a 50000 l. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS. Las aguas subterráneas se ven afectadas por dos grandes problemas: el de la contaminación y el de la sobreexplotación del recurso. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. Las aguas subterráneas gozan por lo general de buenas características de potabilidad, sin embargo existen diversos productos químicos capaces de resistir la acción microbiana del suelo y producir la contaminación de los acuíferos. Estos una vez contaminados representan un gran problema, por un lado por la dificultad en la detección de la contaminación, y de otro de lo costoso de eliminarla. Las principales diferencias entre aguas superficiales y subterráneas respecto de la contaminación son: 41 AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUBTERRANEAS Fáciles de contaminar Difíciles de contaminar, por la acción filtrante del suelo Mala calidad química Buena calidad química. Fácil detección de la contaminación. Detección dificultosa. Gran poder autodepurativo por la abundancia de Menor poder autodepurativo, al ser muy bajo el oxigeno disuelto y de microorganismos contenido en oxigeno disuelto y escasos los microorganismos. La corriente ayuda a la autodepuración. Flujo muy lento. Al cesar la emisión de contaminantes la Larga permanencia de la contaminación a partir del contaminación desaparece en un tiempo muy breve. cese de las emisiones. Depuración más sencilla y barata Depuración costosa y con problemas legales. Por tanto las aguas subterráneas son difíciles de proteger, de depurar artificialmente y tienen una autodepuración lenta. Los principales procesos que producen contaminación de las aguas subterráneas son: Lixiviado de vertederos de residuos sólidos urbanos. Infiltración de aguas residuales vertidas en fosas sépticas. Infiltración de fertilizantes, pesticidas y plaguicidas empleados en agricultura. Infiltración de purines de explotaciones ganaderas. Infiltraciones de vertidos industriales, vertidos superficialmente, en pozos o balsas mal impermeabilizadas. Infiltración de aguas procedentes de explotaciones mineras (particularmente ricas en metales pesados). LA SOBREEXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS. Provoca el agotamiento del recurso a corto plazo o incluso la pérdida de capacidad del acuífero. En muchos acuíferos la sobreexplotación del acuífero, conlleva la compactación de los materiales permeables que lo sustentan con lo cual este pierde capacidad de almacenamiento. Otro efecto debido a la sobreexplotación que se produce en muchos acuíferos, es su salinización. Este fenómeno es especialmente palpable en los acuíferos de las áreas costeras, y es debido a que al realizarse la sobreexplotación del acuífero se forma una depresión cónica, que hace que la zona de interfase entre agua salada y agua dulce se introduzca hacia el continente. Una vez salinizado el acuífero, esta puede perdurar mucho tiempo aunque el acuífero se recupere, debido al intercambio de iones entre el agua marina y las rocas del acuífero. Las causas de la sobreexplotación de los acuíferos costeros se encuentran en las enormes demandas de agua dulce para la agricultura intensiva instalada en esas zonas, y al enorme consumo de agua potable para abastecer el turismo. Es un problema que afecta a las áreas costeras de amplias zonas del planeta y en España a toda la franja mediterránea (particularmente graves es la salinización de los acuíferos de Mazarrón, Águilas, Aguadulce, etc.). Sólo se puede evitar y corregir regulando la explotación de estos recursos y adecuándolos a su velocidad de recarga. 42 4.7. CONTAMINACIÓN DE LOS MARES Y OCEANOS. Desde la más remota antigüedad al mar se le ha considerado como un vertedero natural. Esta contaminación que fue perfectamente asimilada por los ciclos de autodepuración marinos, parece estar superando este en los últimos decenios. La principal característica del medio marino es su alta capacidad de autodepuración (mucho mayor que la de ríos, lagos y aguas subterráneas). Su contaminación por medios naturales es muy pequeña y es eliminada por sus propios mecanismos de autodepuración. El problema del mar es que es el colector último de las aguas de ríos y acuíferos, de forma que a él llegan en última instancia los contaminantes de estos, a ello hay que sumar los contaminantes atmosféricos arrastrados por el agua de lluvia y los vertidos que directamente se hacen al mar. Todo ello puede llevar a muy largo plazo todavía a superar su capacidad de autodepuración. La contaminación química es mucho más importante que la contaminación bacteriana, debido a los vertidos de las industrias y los arrastres de contaminantes (detergentes, pesticidas, etc.) por las aguas continentales. En cualquier caso el mar se ha convertido en algunas áreas en un ambiente favorable para el desarrollo de microorganismos patógenos, que puede tener graves repercusiones en las zonas de baño y efectos muy negativos en las pesquerías (muchos organismos filtradores, tales como mejillones, ostras, almejas, etc. retienen los microorganismos patógenos y pueden producir graves intoxicaciones). Los mayores niveles de contaminación se alcanzan en mares cerrados y de escasa dinámica, cuyas aguas tardan mucho tiempo en renovarse. Un buen ej. lo es el Mar Mediterráneo. Además los contaminantes procedentes en su mayoría procedentes del continente vienen a acumularse en la plataforma continental, el lugar donde precisamente se concentra la mayor productividad. LAS MAREAS NEGRAS. Uno de los mayores problemas a los que se enfrenta el medio marino son las mareas negras. Consisten estas en descargas accidentales (o no tanto) de petróleo en el mar. En ocasiones son debidas a accidentes en el transporte del crudo por los superpetroleros, otras veces se trata de vertidos de refinerías e industrias petroquímicas, en otras ocasiones de las propias explotaciones en las plataformas petrolíferas. Otras veces son los propios petroleros los que en el lavado en aguas internacionales de sus bodegas liberan el crudo. Por último cualquier naufragio lleva pareja una marea negra. El efecto de las mareas negras depende del tipo de petróleo (crudo o refinado), la cantidad liberada, dinámica del mar receptor y de la distancia a la costa. Parte de los componentes de la mancha de crudo se evapora, el reto se expande en superficie, otra parte se emulsiona en agua y otra parte se deposita en el fondo y se degrada lentamente. Entre los efectos más habituales se encuentran: Impedimento de la fotosíntesis, al dificultar la transmisión de la luz. Disminución del oxigeno presente en el agua (se frena la disolución del oxigeno en el agua, y además es consumido en la degradación del crudo). Impregna a todo tipo de organismos, causando su intoxicación y muerte, afectando a su flotabilidad, capacidad de almacenamiento o a su aislamiento térmico. 43 Entre las formas de tratar las mareas negras se encuentran: Potenciar la acción bacteriana del agua marina. Inocular bacterias consumidoras de petróleo. Aislamiento de la mancha de petróleo con flotadores, burbujas o geles, para después quemarlo o hundirlo. Dispersión con agentes tensioactivos (detergentes). Utilización de absorbentes. 5. LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA EN LA REGIÓN DE MURCIA. 5.1. LA SOBREEXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS El sureste español es la región en la que existe el mayor grado de explotación masiva de aguas subterráneas de Europa, lo que acarrea un grave problema de sobreexplotación de acuíferos y desertificación. Ello acarrea una serie de efectos negativos: Directos: Descenso de niveles piezométricos Subsidencia en el terreno Abandono de pozos Deterioro de la calidad del agua en acuíferos costeros (intrusión marina) Afección o secado de zonas húmedas (manantiales y lagunas) Disminución de las reservas hídricas subterráneas Problemas legales por afección a terceros y problemas sociales y políticos Indirectos: Problemas en redes de abastecimiento y saneamiento Roturas de vías de comunicación Salinización de suelos Avance de la desertización Colapsos en áreas kársticas Modificación de la flora y fauna Desaparición o deterioro del patrimonio paisajístico, hidrológico e hidrogeológico, etc. Los pozos de la Región de Murcia vienen sufriendo los efectos de la explotación intensiva desde la década de los años setenta del pasado siglo. La sobreexplotación de los acuíferos en la cuenca del río Segura se puede estimar que se sitúe por encima de 400 Hm3. Cuantitativamente las mayores sobreexplotaciones se registran en: Valle del Guadalentín NE de la provincia (Fortuna, Abanilla, Jumilla, Yecla) Mazarrón. Otros acuíferos sobreexplotados, con contaminación por nitratos, salinización y/o intrusión marina los tenemos en: Águilas, Aledo, Cieza-Jumilla (Ascoy-Sopalmo), Campo de Cartagena, Cingla (Jumilla), Abanilla (Quibas), Mula (Santa-Yéchar), Sierra Espuña, Triásico de Carrascoy, Triásico de las Victorias (Fuente Álamo), Vega media del Segura. 44 5.2. LA CONTAMINACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES 5.2.1. Metales pesados Son sumamente tóxicos debido al proceso de bioacumulación que presentan. Muestras tomadas en el cauce seco del río Segura en diciembre de 2.000 ponen de manifiesto que en las zonas de muestreo (ver tabla adjunta) las concentraciones de determinados metales pesados excede a los valores mínimos permitidos. Se han realizado análisis de sedimentos del Río Segura en tres puntos del municipio de Murcia: Punto 1: Cauce del Río Segura Murcia Capital, altura del mercado de Verónicas. Punto 2: En Zarandona próximo al aliviadero. Punto 3: Canal del Reguerón en la pedanía de Sangonera la Verde. Valores límite Muestra 1 Muestra 2 (Murcia Ciudad) (Zarandona) Cadmio 0,2 mg/l <0,05 mg/kg. 0,16 mg/kg. Cromo 0,2 mg/l 7,47 mg/kg. 53,98 mg/kg. Plomo 0,2 mg/l 8,25 mg/kg. 203,0 mg/kg. Mercurio 0,05 mg/l 0,18 mg/kg. 1,41 mg/kg. Selenio 0,03 mg/l 0,82 mg/kg. 0,88 mg/kg. Valores límite de metales pesados en la legislación y resultado de las muestras Segura. Muestra 3 (Reguerón) <0,05 mg/kg. 123,3 mg/kg. 10,39 mg/kg. 0,19 mg/kg. 0,58 mg/kg. tomadas en el río De los análisis de agua realizados se desprende que todos ellos (excepto cadmio) se encuentran muy por encima de los valores legales permitidos. Estos metales pesados que están presentes en los sedimentos, pueden ser arrastrados con facilidad, sobre todo cuando hay aumentos puntuales del caudal por efecto de lluvias torrenciales, pasando a través de las diversas canalizaciones en terrenos cultivables de los márgenes del río. Podríamos, por tanto, concluir que los contenidos en cromo y plomo de los sedimentos que pueden ser arrastrados a zonas cultivables de las riberas del Segura, son extremadamente elevados y potencialmente peligrosos por los arrastres en el río y acequias que pueden llevarlos hasta zonas de huerta, pudiendo transferirse lentamente a cultivos por el riego o por las aguas de lluvia. La utilización de esta agua para riego produce la erosión y el agotamiento de suelos lo que ocasiona una disminución de la superficie agrícola. En los procesos industriales se utilizan mucho las sales de cromo, y pueden pasar al agua a través de los desechos industriales, como es el caso de las industrias de curtido procedentes de la zona de Lorca. En las muestras analizadas aparecen subidas muy pronunciadas, marcando valores alarmantes en la muestra tomada en el Reguerón. 45 5.2.2. Zonas puntuales de vertidos en la Región de Murcia Existe una contaminación por superación de la capacidad de las actuales depuradoras debido al incremento de la población. Este problema se da en todas las áreas donde se plantean importantes desarrollos urbanísticos y en las grandes ciudades (Alcantarilla, Murcia, Alhama, Lorca y La Manga). Otro lugar con unos índices de calidad del agua menores a 25 (muy deficientes), agravados por falta de los caudales ecológicos mínimos y la acumulación de contaminantes en los sedimentos, es la zona baja del río Guadalentín, cerca de su encuentro con el Segura. Hay zonas puntuales de vertidos tóxicos y peligrosos, como el que se realiza en algunas ramblas, como la de San Roque, que desemboca al azud de Ojós, por empresas ubicadas en el polígono industrial de Blanca. El agua del azud se utiliza para el abastecimiento urbano de Alicante y de algunas zonas de la ciudad de Murcia. No obstante, hay que comentar que dicha agua se potabiliza, aunque no al 100%. 5.3. Eutrofización del Mar Menor En la desembocadura de la Rambla del Albujón, poco antes de la entrada a la población de Los Alcázares, se vierten, junto con La Ribera, la mayor parte de las cerca de 2.700 toneladas de nitrógeno que cada año recibe el Mar Menor, lo que supone un considerable aumento de los recursos tróficos disponibles en la laguna. Estudios realizados recientemente confirman que el incremento previsto en el desarrollo urbano y agrícola duplicaría los vertidos de nitrógeno al Mar Menor en esta década (unas 6000 Tm/año), lo que conllevaría a un proceso de eutrofización. Por otro lado, parece haber una relación directa entre los vertidos derivados del incremento de los regadíos a partir del Trasvase Tajo-Segura y el espectacular crecimiento de las medusas. Ello, aún siendo muy negativo para el turismo, tiene una vertiente positiva, como es la disminución de los compuestos nitrogenados en dichas aguas. Los Planes de Saneamiento del Mar Menor y de Reutilización Parcial de los Drenajes Agrícolas desarrollados por la Comunidad Autónoma están en vía de solucionar el problema. 6. DETERMINACIÓN EN MUESTRAS DE AGUA DE ALGUNOS PARÁMETROS FISICO-QUÍMICOS Y BIOLÓGIOCS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS EN FUNCIÓN DE SU USO. Dependiendo del uso que se le va a dar al agua, el grado de exigencia que a esta se le da es variable en cuanto al número y concentración de contaminantes presentes en ella. Para medirla se utilizan una serie de parámetros o índices. Cada país adopta unos criterios sanitarios. En España el I.C.G. (Índice de Calidad de la aguas) incorpora 23 parámetros. En él se marcan unos valores concretados en dos categorías. N.G. Nivel guía. (que es el valor máximo recomendado respecto de un determinado contaminante). N.M.A. Nivel máximo admisible (que es el valor máximo que puede alcanzar el contaminante). 46 Los parámetros más usados para determinar el grado de potabilidad del agua son: 6.1. PARÁMETROS FÍSICOS Y ORGANOLÉPTICOS. Olor. Normalmente es debido a la presencia de materia orgánica o bacterias del hierro o azufre. Su presencia suele ser indicador de contaminación o deficiencias en la desinfección. Sabor. Su presencia es indicador de la presencia de sustancias inorgánicas. El agua potable suele carecer de sabor. Color y turbidez. Pueden ser indicadores de contaminación y deben ser eliminados Conductividad. Informa sobre las sales disueltas en el agua. Temperatura. La óptima para el consumo está comprendida entre 8 y 15 ºC. 6.2. PARÁMETROS QUÍMICOS. OD (“Oxigeno disuelto”). Indica la cantidad de oxigeno disuelto en agua referido en % respecto del máximo que puede contener. Un 100 % indicará aguas totalmente limpias y nada contaminadas. DBO. (“Demanda Biológica de Oxigeno”), es una medida de la cantidad de oxigeno que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica. Habitualmente se mide la DBO5 (demanda biológica de oxigeno en 5 días a 20º C). Este indicador nos da idea de la concentración de materia orgánica contaminante presente en el agua. DQO (“Demanda Química de Oxigeno”), es una medida de la cantidad de oxigeno consumida para oxidar completamente la materia por medio de agentes químicos. pH y alcalinidad. Sin influencia para la salud, pero importantes en el tratamiento de potabilización y distribución. Dureza. Concentración de carbonatos de calcio y magnesio. Importantísima ya que cuando es alta produce alteraciones en la salud (piedra en el riñón y problemas coronarios) y eleva los costes industriales al producir roturas en la maquinaria. 6.3. INDICADORES BIOLÓGICOS. Nos indican la cantidad de microorganismos presentes en el agua: los virus y bacterias coliformes responsables de enfermedades, los hongos responsables de olores del agua, las algas verdeazuladas, responsables de problemas de sabor, olor, color y turbidez y los protozoos que son vehículos transmisores de enfermedades. De entre ellos el parámetro más analizado por su facilidad es la presencia de coliformes (“Escherichia coli”), esta es una bacteria habitual pobladora de nuestro intestino. La presencia de una sola de ellas en el agua es indicadora de contaminación de tipo microbiológico y se considera indicadora de la posible presencia de otros organismos patógenos. Cada día es más habitual la utilización de indicadores biológicos de contaminación. Son estos organismos de vida acuática que sólo pueden vivir en aguas con un determinado grado de contaminación, y no en toros. Algunos de ellos son los siguientes. 47 1.BLEFAROCÉRIDO S 2. PERLAS 3. EFÍMERAS 4. FRIGÁNEAS 5. COLAS DE RATA Larvas de dípteros. Larvas de plecópteros. Larvas de Ephemeroptera. Tricópteros. Larvas de Eristalis. Aguas muy limpias Aguas muy limpias pero algo menos Aguas limpias GUSANOS TUBIFEX Aguas con Aguas carentes Aguas muy niveles medios de oxigeno. contaminadas. de Oxigeno Aguas contaminadas 7. SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LAS AGUAS. 7.1. TRATAMIENTO DEL AGUA PARA SU CONSUMO. POTABILIZACIÓN. Consiste en el conjunto de proceso gracias a los cuales se trasforman a las aguas naturales en aptas para el consumo. Básicamente se eliminan contaminantes y se ajusta la composición del agua de forma que su consumo no sea un riesgo y no tenga propiedades organolépticas repulsivas. El tratamiento dependerá de las condiciones del agua de partida y de las condiciones de la red de distribución del agua. El proceso vendría a ser el siguiente: Captación. Consiste en la recogida del agua. Dependiendo del origen del agua, esta será sometida posteriormente a mayor o menor cantidad de tratamientos. El agua de lluvia es prácticamente potable, y no suele requerir más que su desinfección con cloro. Desbaste-tamización. Consiste en una serie de rejas de distinto tamaño que separan los materiales más groseros. Predecantación. Se lleva a cabo en un depósito o decantador. Es aconsejable sobre todo para aguas superficiales que suelen contener arenilla o barro. Para hacer más efectivo el proceso se añade un floculante como el alumbre. Aireación. Se hace pasar el agua por una serie de escalones, de modo que esta se oxigena y se evaporan sustancias como el CO2 y el H2S. Ablandamiento. Consiste en eliminar parte de la cal del agua (CO3Ca), se hace añadiendo al agua cal (CaO), o carbonato sódico o sosa cáustica. Filtración. Se requiere para eliminar las sustancias más finas y el precipitado de cal del tratamiento anterior. Habitualmente se utiliza un lecho poroso de arena al fondo del cual hay un falso fono en que se recoge el agua. Desinfección. Consiste en eliminar los microorganismos que puedan estar presentes en el agua. También se elimina la posibilidad de que estos la contaminen durante el suministro. El tratamiento más habitual es la cloración, si bien también se puede llevar 48 a cabo la ozonación. Esta última es más cara y menos duradera, si bien no altera el sabor del agua. Cuando el agua potable ha de ser suministrada a larga distancia o en un periodo largo de tiempo se utiliza cloramina. 7.2. SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES. Consisten en una serie de procedimientos que tratan de devolver al medio natural las aguas contaminadas o residuales, con unas características físicas, químicas y biológicas lo más parecidas a su estado natural, de modo que el receptor y sus mecanismos de autodepuración recuperen su estado natural. Distinguiremos entre: Sistemas de depuración natural o blanda. Sistemas de depuración tecnológica o dura. 7.2.1. SISTEMAS DE DEPURACIÓN NATURAL BLANDA. Consisten en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales (balsas artificiales). Requieren pocos gastos de instalación y de mantenimiento siendo adecuados para zonas con pocos recursos económicos. El método más empleado es el de lagunaje, consistente en la construcción de lagunas artificiales poco profundas que son llenadas de aguas residuales para su autodepuración. Allí el agua permanece durante meses, sedimentándose los materiales sólidos en suspensión, y los microorganismos presentes en el agua llevan a cabo una degradación de la materia orgánica por vía aerobia y anaerobia 7.2.2. SISTEMAS DE DEPURACIÓN TECNOLÓGICA O DURA. Se llevan a cabo en las E.D.A.R. (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales). Se emplean procedimientos físicos, químicos y biológicos, a fin de producir la concentración y transformación de los contaminantes presentes en las aguas residuales a fin de devolver al medio agua con alteraciones mínimas Requieren grandes inversiones en instalaciones, equipos y energía. Sin embargo presentan mayor rapidez y volumen de depuración que los sistemas naturales. El tratamiento difiere dependiendo del origen de las aguas residuales, pero en líneas generales se suele diferenciar entre: La línea de agua (camino que sigue el agua residual desde su entrada a la depuradora, pasando por los distintos tratamientos hasta su vertido final al receptor). La línea de fangos o de lodos (camino que siguen los contaminantes presentes en el agua residual, que son concentrados y sometidos a diversos tratamientos. La línea de gas (conjunto de procesos a que es sometido el biogás generado en el tratamiento de los lodos o fangos. A. Línea de agua Los tratamientos que la constituyen son los siguientes: 49 1) Pretratamiento: Consiste en la separación de sólidos en suspensión o flotantes de gran tamaño (trapos, palos, hojas, plásticos, arenas, piedras, y ciertas grasas). Sustancias que podrían ocasionar graves alteraciones en conducciones, bombas, etc. Para ello se realizan los siguientes tratamientos: Desbaste o retención.- Consiste en hacer pasar el agua a través de rejas gruesas y finas en las que quedan retenidos los materiales más voluminosos, estos son depositados en contenedores y posteriormente transportados a vertederos municipales e incinerados. Desarenado.- Consiste en hacer circular el agua por diversas cámaras a velocidad controlada de modo que se facilite la sedimentación de las arenas en el fondo, estas son posteriormente extraídas y eliminadas. Desengrasado.- Consiste en la eliminación de aceites, grasas y otros materiales flotantes. Se lleva a cabo a la vez que el anterior, pero separando las anteriores sustancias de la superficie del agua en la que flotan. Para facilitar ambos procesos se suele inyectar aire. 2) Tratamiento primario. Consiste en la separación de sólidos en suspensión y material flotante que no ha sido retenido en el pretratamiento. Se lleva a cabo a través de: Decantación primaria.- Consiste en grandes tanques en los que se deja el agua en reposo permitiendo que se sedimenten los contaminantes. Las grasas y los fangos son extraídos del fondo del decantador para su posterior tratamiento. Floculación.- Proceso muchas veces simultaneo al anterior, consistente en añadir al agua floculantes, como por ej., alumina, cloruro férrico, etc. Estas sustancias cambian las características de muchas sustancias que se mantenían flotando, permitiendo que se agreguen y al pesar más sedimentan dando lugar a lodos. Ajuste del pH. Consiste en añadir ácidos o bases para alcanzar un pH óptimo que permita los tratamientos posteriores. 3) Tratamiento terciario. Consiste en un conjunto de procesos biológicos que permiten la mineralización de la materia orgánica. El procedimiento más habitual es el de fangos activos (Consistente en colocar el agua residual en estanques de grandes dimensiones bajo condiciones aerobias, de modo que las bacterias presentes en el agua o las que se añaden lleven a cabo la mineralización de las sustancias orgánicas. Habitualmente se inyecta aire durante el proceso. Después se lleva a cabo una decantación (decantación secundaria) para la eliminación de los microorganismos. 4) Tratamiento terciario. Consisten en métodos avanzados, complementarios y alternativos, para eliminar de forma suplementaria materia orgánica, fósforo, nitrógeno, sales minerales, etc. Estos procedimientos resultan caros y no se emplean en la mayoría de las estaciones depuradoras. 5) Desinfección. Consiste en la cloración y/o ozonación del agua, se eliminan así bacterias o virus patógenos que pudieran provocar problemas de salud. B. Línea de fangos. En ella los fangos producidos en los anteriores procesos convenientemente tratados. Comprende los siguientes procesos: 50 son extraídos y 1) Espesamiento de fangos. Se lleva a cabo en espesadores, y consiste en concentrar los fangos eliminando la mayor parte del agua de ellos. 2) Estabilización de fangos. Consiste en eliminar la materia orgánica presente en los fangos. Se pueden utilizar dos procedimientos: Estabilización aerobia. Consiste en la mineralización de la materia orgánica por medio de microorganismos. Para ellos se les airea aportándoles oxigeno (esto eleva el coste del tratamiento). Estabilización anaerobia. Es la más utilizada en todas las EDAR (al ser la menos costosa). Consisten en introducir los fangos en depósitos cerrados llamados digestores, dentro de los cuales se llevan a cabo reacciones de fermentación que estabilizan la materia orgánica, en estos procesos se producen gases, sobre todo metano (biogás), el cual es utilizado posteriormente como combustible. Acondicionamiento químico y deshidratación. Los fangos son finalmente desecados y tratados para posteriormente ser trasladados a una incineradora, ser vertidos en un vertedero o ser compostados y utilizados posteriormente en agricultura. C. Línea de gas. Consiste en el aprovechamiento del gas generado en los digestores en el anterior proceso. Ese gas se utiliza para producir buena parte de la energía necesaria para los distintos tratamientos. El gas no utilizado es quemado en una antorcha. 51 Tratamiento de aguas para consumo: Potabilización Captación DesbasteTamización Predecantación Aireación Depuración natural: Autodepuración Depuración De Desinfección Aguas residuales Preozonación y/o precloración Ablandamiento Decantación o Flotación Filtración CoagulaciónFloculación Depuración de aguas residuales Funcionamiento de una estación depuradora de aguas residuales Desbaste o cribado Pretratamiento Desarenado y/o desengrasado Tratamiento de fangos y lodos Tratamiento primario Depuración artificial. Estaciones depuradoras de aguas residuales Sedimentación Floculación Neutralización Tratamiento secundario Filtro de goteo Digestión microbiana Fango activado Lagunas de estabilización Tratamiento terciario Centrifugación y/o osmosis inversa y/o electrodiálisis 52 1. Estructura y composición de la Geosfera 2. Balance energético de la Tierra 3. Origen de la energía interna 4. Geodinámica interna 5. Riesgos geológicos 6. Riesgos naturales e inducidos 7. El riesgo volcánico y sísmico 7.1. Predicción y prevención 7.2. Incidencia en la región de Murcia 8. Geodinámica externa 9. El relieve como resultado de la interacción entre la dinámica interna y la dinámica externa de la Tierra. 10. Sistemas de ladera y sistemas fluviales 11. Riesgos asociados a sistemas de ladera y fluviales. 11.1. Predicción y prevención 11.2. Incidencia en la región de Murcia 12. El sistema litoral. 12.1. Formación y morfología costera 12.2. Humedales costeros, arrecifes y manglares 1 3 PUNTOS Estructura interna de la Tierra: modelo geodinámico y modelo geoquímico. Acompáñese de sendos esquemas. Diga las características de cada capa, las discontinuidades que las separan y las profundidades a que se encuentran. (Murcia, Junio de 2005) Estructura general de la Tierra (Murcia, Junio de 1997) Explique el origen de la energía externa e interna que se consume en la Tierra y relacione cada fuente de energía con los procesos geológicos que ocasiona. (Murcia, Septiembre de 2001) (Murcia, Junio 1998). Procesos del ciclo geológico interno. (Murcia, Septiembre de 1997). Los ciclos geológico externo e interno. (Murcia, Septiembre de 1996). a) Lea esta nota de prensa imaginaria: Seísmo en Murcia. Según fuentes oficiales, a las 5 de la madrugada de ayer tuvo lugar un terremoto de magnitud 4.2 grados en la escala de Richter en el Valle del Guadalentín (Alcantarilla, Librilla, Alhama de Murcia, Totana, Lorca), sin producir daños personales ni materiales. El epicentro se localizó 4 Km. al noreste de Totana. a) Indique el significado de la expresión "magnitud de 4.2 grados en la escala de Richter". Señale qué otra escala sísmica existe de uso generalizado. Explique las diferencias entre ambas. b) Explique qué es el epicentro de un terremoto y cómo se denomina y qué significa el otro punto singular que se identifica en este tipo de procesos. Señale qué relaciones hay entre ambos. c) Señale dos situaciones geológicas propicias al desencadenamiento de seísmos, razonando las respuestas. Cite un área de España con alta sismicidad e indique una característica de su geología relacionada con el hecho. d) Explique cómo influyen en el riesgo sísmico de una región: 1) La densidad de población y la situación del epicentro respecto la situación de los núcleos urbanos; 2) las propiedades de los seísmos (magnitud y profundidad del foco emisor). (Murcia, Junio de 2007) Riesgos derivados de procesos geodinámicos internos. Describa cada uno de ellos y comente los métodos utilizados en su predicción y orientaciones para minimizar sus efectos. (Murcia, Junio de 2005) Riesgos derivados de procesos geodinámicos internos: tipos, causas y consecuencias. Explique los métodos que se pueden utilizar para su predicción y las orientaciones posibles para mitigar los daños. (Murcia, Junio de 2003) Riesgos derivados de procesos geodinámicos internos. Explique además qué métodos se pueden utilizar para su predicción y que orientaciones se pueden dar para mitigar los daños. (Murcia, Septiembre de 2000). EL RIESGO VOLCÁNICO. 1) Introducción. 2) Localización espacial de los volcanes. 3) Principales factores de riesgo volcánico. 4) Vigilancia y prevención de los riesgos volcánicos. 5) El riesgo volcánico en España y en Murcia. (Murcia, Junio de 2006). Riesgos derivados de procesos geodinámicos externos. (Murcia, Junio de 1999). La Riada de Santa Teresa fue la inundación que tuvo lugar el 15 de octubre de 1879 en la cuenca del río Segura. Tras precipitaciones muy copiosas en Murcia, Almería y Alicante que superaron los 600 mm/h en la cabecera del Guadalentín, se originó una crecida que llegó a los 1.890 m³/s en la capital murciana y que se estima superó los 2.000 m³/s en Orihuela. La inundación arrasó el Valle del Guadalentín, Huerta de Murcia y Vega Baja, con cuantiosas pérdidas humanas y materiales. Las cifras de la catástrofe fueron 2 impresionantes: 761 muertos en Murcia, 22.000 animales fallecidos y miles de barracas destruidas. En base a esta información histórica, comente las causas (naturales y antrópicas), los factores, la predicción y prevención de las inundaciones en general. (Murcia, Septiembre de 2007) RIESGO POR DESLIZAMIENTOS DE LADERAS. 1) Origen y factores que controlan los deslizamientos. 2) Tipos de movimientos de ladera: deslizamientos, desprendimientos, flujos y avalanchas. 3) Predicción y prevención de los deslizamientos. (Murcia, Septiembre de 2006). 1 PUNTO En febrero de 2001 se produjo un terremoto en la república de El Salvador con una magnitud de 6.6 en la escala de Richter. El epicentro se situó a 30 Km. al SW de San Salvador (capital del país anteriormente citado). Explique los términos escritos en negrita y comente el posible origen del seísmo en relación con su situación geográfica. (Murcia, Junio de 2006) ¿Qué es el Cinturón de fuego del Pacífico? ¿Qué técnica se utiliza para detectar los epicentros de los terremotos? (Murcia, Septiembre de 2005) ¿Cómo se formó la cordillera de los Andes y el Himalaya según la tectónica de placas?. (Murcia, Septiembre de 2006) Explique un proceso dentro del ciclo geológico interno e indique los efectos que produce. (Murcia, Junio de 2002). Explique un proceso dentro del ciclo geológico interno e indique los efectos que produce. (Murcia, Junio de 1997). Definición de riesgo geológico, acuífero y desertificación. (Murcia, Septiembre de 2002). Definición de medio ambiente, riesgo geológico y desertificación. (Murcia, Junio de 2000). Definición de los siguientes términos: acuífero, riesgo geológico, suelo y energía geotérmica). (Murcia, Septiembre de 1999). Describa los siguientes conceptos: trasvase fluvial, ordenación del territorio y degradación de los suelos. (Murcia, Junio de 2001) La magnitud de un riesgo en el medio ambiente depende de unos factores que condicionan la ocurrencia del riesgo y la intensidad de sus efectos. Cite y defina cuáles son esos factores. (Murcia, Junio de 2004) ¿Cómo se puede realizar la predicción y la prevención de los riesgos geológicos internos?. Razone la respuesta. (Murcia, Septiembre de 1998). En 1976 y 1983 se produjeron sendos terremotos de magnitud 7.9 en la escala de Richter en Guatemala y Japón. En el primero hubo 22.000 muertos, mientras que en el segundo sólo 104. 1) ¿Están situados en áreas geográficas de actividad sísmica frecuente? Justifique la respuesta. Represente esas áreas mediante un dibujo esquemático. 2) ¿Qué intensidad le otorgaría a cada uno de ellos? En el mes de Febrero de 2001 hubo un terremoto en la república de El Salvador de magnitud 6,6 grados en la escala de Richter e intensidad IX en la escala de Mercalli, ubicándose su epicentro 30 Km al SW de su capital (San Salvador). Comente la relación entre ambas escalas y diga el posible origen de este seísmo en relación con su situación geográfica. (Murcia, Junio de 2008) Localización espacial de los terremotos. Razone cuales son las zonas de la Tierra donde se producen más sismos. El riesgo sísmico en España. (Murcia, Septiembre de 2006). ¿Qué es el Cinturón de fuego del Pacífico? ¿Qué técnica se utiliza para detectar los epicentros de los terremotos?. (Murcia, Septiembre de 2005). 3 En febrero de 2001 se produjo un terremoto en la república de El Salvador con una magnitud de 6.6 en la escala de Richter. El epicentro se situó a 30 Km. al SW de San Salvador (capital del país anteriormente citado). Explique los términos escritos en negrita y comente el posible origen. (Murcia, Junio de 2006). del seísmo en relación con su situación geográfica. Defina el término seísmo. Comente tres riesgos derivados de un seísmo y proponga medidas encaminadas a disminuir los efectos catastróficos de un terremoto. (Murcia, Junio de 2002). Los terremotos provocan gran número de víctimas y graves daños económicos. Explique métodos de predicción y orientaciones para mitigar los daños causados por este riesgo geológico. (Murcia, Junio de 2001) ¿Por qué el Sureste Peninsular Español es una zona afectada por riesgo sísmico?. Comente las medidas preventivas que pueden adoptarse para minimizar los efectos destructivos de los terremotos. (Murcia, Septiembre de 2002). ¿Por qué la Región de Murcia es una zona afectada por riesgo sísmico?. Comente las medidas preventivas que pueden adoptarse para minimizar los efectos destructivos de los terremotos. (Murcia, Septiembre de 1999). Cite las zonas de mayor riesgo sísmico en España e indique las causas geológicas del problema. (Murcia, Junio de 1996). Cite dos tipos de riesgos ligados a procesos geodinámicos externos y explique cómo se pueden mitigar o evitar sus efectos (Murcia, Septiembre de 1997). Identifique los riesgos geológicos que pueden afectar a los diferentes edificios presentes en el dibujo y explíquelos brevemente. (Murcia, Junio de 2003). Observe el dibujo y explique brevemente los riesgos geológicos (externos e internos) a que está supuestamente sometida la zona representada. (Murcia, Junio de 1996). 4 Origen del tsunami de Indonesia de diciembre de 2004. ¿A qué cree que fue debido el elevado número de víctimas? ¿Hubo falta de predicción y/o prevención? En la Región de Murcia, ¿qué zona se vería más seriamente afectada ante un hipotético tsunami originado en el Mediterráneo? (Murcia, Junio de 2005) Explique la relación entre deforestación, erosión e inundación. Comente brevemente la problemática de las inundaciones las regiones mediterráneas. (Murcia, Septiembre de 2002). Uno de los riesgos que tiene más incidencia en España se debe a las inundaciones provocadas por avenidas fluviales. Explique dos factores o causas naturales y otros dos antrópicos que determinan la aparición de estas avenidas. (Murcia, Septiembre de 2003). ¿Qué tipo de riesgo ligado a la geodinámica externa es el que ha producido mayor daño material y humano, hasta la fecha, en la Región de Murcia? ¿Qué medidas de predicción y prevención serían las adecuadas para mitigar este riesgo?. (Murcia, Septiembre de 2005). Exponga razonadamente medidas para prevenir el riesgo de inundaciones en cursos fluviales. (Murcia, Septiembre de 2001) ¿Cuales son las causas más frecuentes que originan y condicionan el riesgo de inundación?. ¿Qué efectos ambientales ocasiona este proceso?. Indique algunas medidas que deben adoptarse en una zona con riesgo de avenidas. (Murcia, Septiembre de 1996). 5 1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA GEOSFERA. Se llama geosfera a la parte sólida formada de rocas que constituye la Tierra. Su capa más superficial es la litosfera, de naturaleza rígida y fragmentada en placas, en ellas se producen toda una serie de procesos relacionados con la energía que nos llega del exterior y de la almacenada en la tierra que dan lugar a toda una serie de procesos. A su vez en ella se encuentran los recursos energéticos y minerales que constituyen la base de nuestra civilización. Procesos internos y externos generan riesgos. MÉTODOS DE ESTUDIO. El interior de la Tierra no puede ser estudiado aplicando métodos directos (debido a su estructura sólida y al aumento de la temperatura con la profundidad), por ello se hace necesario aplicar métodos indirectos para su estudio, estos han sido los siguientes: ■ Estudio de la propagación de las ondas sísmicas en el interior de la Tierra (ondas P, S y L). (método sísmico) ■ Análisis de la composición de los meteoritos (aerolitos, siderolitos y sideritos). (método astronómico) ■ Datos geofísicos (gravimetría, magnetismo terrestre, densidad de materiales, conductividad eléctrica, etc.). (métodos geológicos y geofísicos). Aunque todos estos métodos son complementarios, la aportación principal ha venido de parte del método sísmico y del método astronómico. La aplicación de unos y otros ha conducido a la elaboración de dos modelos básicos del interior de la Tierra, el modelo geoquímico y el modelo dinámico. EL MÉTODO SÍSMICO. El método sísmico consiste en el estudio de la propagación de las ondas sísmicas por el interior de la Tierra, para determinar las propiedades de esta. Los principales factores que se estudian son, el análisis de cómo varía la velocidad de propagación de estas con la profundidad, la existencia de posibles zonas de discontinuidad en las que se producen cambios bruscos en la velocidad o dirección de estas, y la posibilidad de existencia de zonas de sombra de recepción de ondas que denoten posibles zonas del interior que alteren o impidan la transmisión de los distintos tipos de ondas sísmicas. Un terremoto (sismo o seísmo), es un movimiento vibratorio de la superficie terrestre. Puede desde un ligero temblor a una violenta sacudida. Los terremotos se originan en un lugar del interior de la Tierra (generalmente próximo a la superficie), a este lugar se le llama foco o hipocentro, generalmente consisten en la activación de un falla que produce la fractura o el movimiento brusco de los materiales. Parte de la energía acumulada en la deformación de los materiales es liberada en forma de calor y parte en forma de ondas sísmicas que se propagan radialmente en todas direcciones. El lugar de la superficie más próximo al foco es llamado epicentro y es donde se manifiestan normalmente las mayores intensidades. En todo terremoto se producen tres tipos de ondas sísmicas, ondas P y S de propagación por el interior de la Tierra y ondas L (superficiales). Las ondas P (Primae = primeras), son ondas 6 de compresión-descompresión. Se desplazan por tanto en medios sólidos y líquidos, si bien en estos más lentamente. Las ondas S (Secondae = secundarias), son ondas de elasticidad. Se desplazan solamente en medios sólidos, y a menor velocidad que las ondas P. Las ondas L (Largae = superficiales), se originan al llegar a superficie las ondas P y S, las hay de dos tipos Raleigh y Lowe, y si bien no dan información sobre como es el interior de la Tierra, si tienen interés al ser las que producen los graves desastres naturales. Cada vez que una onda sísmica P o S, pasa de una zona del interior de la Tierra (con una composición y un estado físico), a otra zona del interior de la Tierra (con otra composición y/o estado físico), las ondas P y S sufren una brusca variación en su dirección y velocidad. A esas zonas de transición de una capa a otra se las llama discontinuidades sísmicas. Si bien hay varias discontinuidades sísmicas, destacan tres de rango principal que suponen el paso entre las siguientes capas DISCONTINUIDAD PROF. (KMS) PASO MOHOROVICIC 5-65 CORTEZAMANTO GUTENBERG 2900 MANTO INFERIORNÚCLEO 5100 NÚCLEO EXTERNONÚCLEO INTERNO WIECHERT-LEHMANN OBSERVACIONES Transición de una corteza sólida formada por silicatos de aluminio a un manto sólido formado por silicatos de magnesio. Las ondas P y S se hacen más lentas. Transición del manto inferior sólido y formado por silicatos de magnesio a un núcleo externo en estado líquido y formado por hierro-níquel. No es atravesada por las ondas S y las ondas P se hacen más lentas Transición del núcleo externo en estado líquido al núcleo interno en estado sólido. Se produce una aceleración de las ondas P. Además de estas discontinuidades principales existen otras de segunda magnitud, así la discontinuidad de Conrad, que solamente aparece en la corteza continental separa la capa granítica (presente solamente en los continentes), de la capa basáltica (que forma una capa continua en toda la tierra); y la discontinuidad de Repetti separa el manto superior del manto inferior (la diferencia no es de composición sino de densidad de los materiales. LAS CAPAS DE LA TIERRA. Entendemos por capa de la Tierra, a una zona con una composición o un comportamiento dinámico ante los esfuerzos más o menos homogéneos. La Tierra está formada por una sucesión de capas concéntricas, que de acuerdo con el factor que se tenga en cuenta para estudiar estas son las siguientes: MODELO GEOQUÍMICO. Cuando el factor que se tiene en cuenta es la composición. Modelo clásico en el que la Tierra queda dividida en tres capas (corteza, manto y núcleo) separadas entre si por discontinuidades sísmicas de primer orden (Mohörovicic y Gütemberg), además dentro de estas capas se distinguen subcapas (corteza continental y corteza oceánica), (manto superior y manto inferior), núcleo externo y núcleo interno). La separación entre estas subcapas viene marcada por la existencia de discontinuidades sísmicas de segundo orden (Conrad, Repetti y Wiechert). En este modelo las diferencias entre las tres capas principales viene marcada por su composición. Las diferencias entre las subcapas responden a diferencias de composición y fundamentalmente a diferencias de propiedades físicas. 7 Estas son sus principales propiedades y características: CORTEZA DIMENSIONES SUBCAPAS COMPOSICIÓN MANTO Se extiende desde hasta los 6370 Kms de profundidad (2900 - 6370) Kms Corteza continental Corteza oceánica Manto superior Manto inferior Núcleo externo Núcleo interno Silicatos de aluminio Silicatos de Magnesio DENSIDAD MEDIA 2,8 ESTADO FÍSICO NÚCLEO Se extiende hasta unos 5 Kms de profundidad Se extiende hasta los (océanos), llegando a 2900 Kms de tener hasta 65 Kms en las profundidad cordilleras (5/65 - 2900) Kms (0 – 5/65) Kms Aleación de Hierro y Níquel 11 5 Manto superior plástico con Núcleo externo fluido corrientes de convección Núcleo interno sólido Manto inferior sólido Sólido rígido MODELO GEODINÁMICO. Cuando el factor que se tiene en cuenta es el comportamiento de un conjunto de materiales capa ante los esfuerzos originados en la dinámica interna se consideran las siguientes unidades: Endosfera. Se corresponde con el núcleo metálico de la tierra. Consta de una parte sólida que se comporta como un sólido rígido (núcleo interno) y una que se comporta como un fluido (núcleo externo), sometido a fuertes corrientes convectivas en sus materiales. La convección de estos materiales metálicos genera un internos campo electromagnético responsable del campo magnético terrestre Mesosfera. Se corresponde con todo el manto inferior y parte del manto superior. Se comporta como una zona rígida. Se comporta como una zona rígida y relativamente estable sometida a procesos de convección. Astenosfera. Incluida dentro del mantos superior. Tiene un comportamiento semiplástico. Materiales semifundidos, por ello las ondas sísmicas se desplazan muy lentamente. Las corrientes de convección que se originan en esta zona son responsable de la dinámica de la corteza terrestre. Litosfera. Se corresponde con una pequeña porción del manto superior y con toda la corteza. Se encuentra dividida en fragmentos o placas que se deslizan, chocan, se destruyen y construyen. La causa de sus movimientos son las corrientes de convección del manto. 8 2. BALANCE ENERGETICO DE LA TIERRA. La Tierra es un sistema dinámico que funciona como un sistema abierto, recibiendo y transmitiendo energía al medio que le rodea. Esta energía proviene de dos fuentes: Energía del interior de la Tierra, procedente del calor interno de la tierra. Energía del exterior de la Tierra, calor externo, procedente de la radiación solar que llega a nuestro planeta Tradicionalmente a los procesos derivados de la energía del interior de la Tierra se les conoce como “proceso internos” o endógenos, los cuales determinan los movimientos corticales, y todos los fenómenos asociados, como a magmatismo, metamorfismo, formación de montañas, etc.; y a los procesos derivados de la energía solar se les conoce como “procesos externo” o exógenos los cuales determinan la zonación climática, el modelado del relieve y la distribución de la vida en la Tierra. 3. ORIGEN DE LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA. Existen dos posibles orígenes para el calor interno de la Tierra. Uno es el calor radiactivo, liberado en los proceso de fisión de los minerales. El otro es el calor primigenio (calor acumulado en la formación de la Tierra, procedente en parte de la colisión de las partículas que formaron la Tierra, y en parte del calor derivado del colapso y redistribución gravitatoria de los materiales que compusieron el interior de la Tierra. La contribución de cada uno de ellos es difícil de cuantificar y existen opiniones opuestas sobre cual es el origen. El calor que se irradia desde el interior de la Tierra se conoce como “flujo térmico”, siendo este máximo en las dorsales oceánicas y cordilleras recientes y mínimo en las zonas de formación antigua (centro de las masas continentales). La proporción con que la temperatura aumenta con la profundidad es denominada “gradiente geotérmico”, y tiene para los primeros kilómetros un valor de 1ºC cada 33 m. Sea cual sea el origen de la energía térmica del interior de la Tierra, lo cierto es que parte de ella se convierte en energía mecánica mediante algún tipo de flujo convectivo en el manto, el cual a su vez se hace responsable de la dinámica de las placas litosféricas, y de las consiguientes manifestaciones de esta: sismicidad, vulcanismo, formación de cordilleras, y fosas oceánicas, etc. El mecanismo a través del cual el calor almacenado en el interior de la Tierra fluye hacia la Tierra, no es del todo conocido y está en continua revisión, sin embargo es convencionalmente aceptado que en el manto superior o incluso afectando a todo el manto se establecen “corrientes de convección”, en las cuales materiales más profundos y menos densos fluyen hacia zonas más superficiales siendo reemplazados por materiales más superficiales y por tanto más fríos y densos. 4. GEODINAMICA INTERNA. CICLO GEOLÓGICO INTERNO. PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS. Es aquella parte del ciclo geológico en que domina la acción de los agentes geológicos internos, teniendo lugar (o al menos su origen) en el interior de la corteza y el manto. El 9 resultado de su actuación es la aparición de nuevos relieves y rocas. Los procesos internos tienden a desnivelar la topografía terrestre. Comprende una serie de fases, cuyos límites entre sí no son precisos, pudiendo superponerse o incluso no aparecer algunos de ellos. De forma general el ciclo geológico interno sería el siguiente. LITOGÉNESIS ENDOGENA. Consiste en el enterramiento de los sedimentos, normalmente en cuencas marinas profundas, conocidas como geosinclinales (de este modo ciclo geológico externo e interno se imbrican). El progresivo enterramiento de los materiales, da lugar a través de los procesos de diagénesis (básicamente compactación, desecación y cementación) a la litificación (conversión en roca) de los sedimentos más profundos y a la formación de rocas sedimentarias debido al aumento de presión y temperatura, se forman así las rocas sedimentarias (hasta aquí propiamente nos encontramos dentro del ciclo geológico externo). Sin embargo si el proceso de enterramiento continúa, aparecerá el primer proceso propiamente interno, el metamorfismo. METAMORFISMO. Conjunto de procesos debidos al aumento de presión y temperatura a que se ven sometidos los materiales enterrados. Como consecuencia del metamorfismo se producen transformaciones en la composición química y/o mineralógica de las rocas, siempre conservando el estado sólido, apareciendo nuevos minerales, más estables en las condiciones de presión y temperatura reinantes en el interior de la Tierra. El metamorfismo tiene como límites por un lado el final de la diagénesis y por el otro el comienzo de la fusión total o parcial de la roca. Entre ambos límites se establecen subdivisiones según el grado de deformación de las rocas, entre metamorfismo de baja presión, de presión intermedia y de alta presión. También se suele diferenciar entre metamorfismo térmico (si el principal agente responsable de los cambios mineralógicos es la temperatura), metamorfismo dinámico (si el principal agente responsable de los cambios mineralógicos es la presión), y metamorfismo dinamotérmico (si la transformación es consecuencia de la combinación del aumento de presión y el de temperatura). Consecuencia del metamorfismo aparecen las rocas metamórficas. MAGMATISMO. Ocurre cuando el proceso de hundimiento continúa, aumentando de este modo la presión y la temperatura, como consecuencia de ello se produce la fusión parcial o total de la roca (“anatexia”), debido a que las estructuras cristalinas de los minerales dejan de ser estables. Con la fusión se forma el magma (masa liquida, pastosa de composición silicatada, con porciones de rocas sin fundir y cierta cantidad de gases y vapores en disolución). Cuando estos materiales sufren un proceso de ascenso y enfriamiento, cristalizan nuevos minerales, formándose así las rocas magmáticas o ígneas. Si este enfriamiento tiene lugar en zonas internas de la corteza terrestre, el enfriamiento se producirá de forma lenta y ordenada, dando lugar a rocas plutónicas, si por el contrario el magma sale a la superficie aprovechando alguna fisura, el enfriamiento será rápido y desordenado dando lugar a rocas volcánicas. También es posible que el enfriamiento se produzca en alguna fisura en zonas relativamente próximas a la superficie, dando lugar a rocas de características intermedias llamadas rocas filonianas. Simultáneamente a estos procesos de formación de nuevas rocas, estas se verán sometidas a procesos de elevación, que acabarán por emplazarlas en las partes más superficiales de la corteza. Todos estos procesos están relacionados con la dinámica interna de la Tierra, y más 10 en concreto con la dinámica de las placas litosféricas en relación con las corrientes convectivas del manto superior. Estos procesos son: OROGÉNESIS.- Conjunto de procesos debidos a diferencias de densidad de los materiales de la corteza terrestre o a fuerzas de tipo compresivo que conducen a la elevación de los materiales y a la formación de las cordilleras. Los orógenos responden en su mayoría a esfuerzos de tipo compresivo, consecuencia de la deformación de los materiales y la correspondiente elevación de estos, debido al acercamiento que se produce entre las placas en los bordes destructivos. Según la forma en que estos se originan se habla de cordilleras perioceánicas (consecuencia de la subducción de una placa oceánica bajo una placa continental), cordilleras intracontinentales (responden a esfuerzos distensivos, seguidos de posteriores esfuerzos compresivos dentro de una placa continental), cordilleras intercontinentales (consecuencia de la obducción entre dos placas que portan corteza continental) y cadenas de arcos isla (consecuencia de la subducción de una placa oceánica bajo otra). En cada una de ellas el grado de deformación a que se han visto sometidos los materiales, así como los fenómenos de magmatismo y sismicidad anexos son muy distintos. TECTOGÉNESIS.- Conjunto de deformaciones a que son sometidos los materiales que ascienden, o consecuencia de los reajustes de bloques litosféricos, lo cual da lugar a pliegues, fallas, etc. Dependiendo del tipo de esfuerzo (compresivo, distensivo, de cizalla, etc.), se da lugar a la formación de distintas estructuras geológicas, pliegues, fallas normales, fallas inversas, fallas en dirección, pliegues falla, mantos de cabalgamiento, etc. Los procesos de tectogénesis están profundamente imbricados con los de orogénesis y estos con los procesos de diagénesis, metamorfismo y magmatismo. De modo general podemos considerar a los procesos internos como generadores de rocas y a los externos como destructores de los mismos. Las mutuas relaciones entre ambos condicionan el aspecto, composición y estructura de la Tierra en un momento dado MOVIMIENTOS LITOSFÉRICOS. Según los conocimientos actuales, la corteza se encuentra fragmentada en placas (placas litosféricas o tectónicas), que se desplazan horizontalmente unas respecto de otras, lo cual supone su renovación constante. (Numerosas pruebas apoyan esta teoría; edad de la corteza oceánica y continental, encaje entre los continentes de la Pangea, sismicidad en los límites de placa, paleomagnetismo, etc.). Una placa litosférica consiste en un fragmento de corteza y de manto superior con un comportamiento rígido. Puede estar formada únicamente por corteza oceánica (placa del pacifico y placa de Nazca), únicamente corteza continental o contener corteza continental y corteza oceánica (Placa del Atlántico Norte, Placa del Atlántico Sur). Las placas se forman en las dorsales o zonas de acrección (en ellas ascienden materiales fundidos del manto, que al enfriarse constituyen nueva corteza oceánica). Las placas se destruyen en las zonas de subducción; en ellas una placa se introduce debajo de otra, fundiéndose al introducirse en el manto. 11 Los límites entre placas pueden ser de tres tipos: Bordes destructivos o zonas de subducción: Zonas convergentes. En ellas la litosfera es destruida al introducirse una placa bajo otra. Bordes constructivos o dorsales. Son zonas divergentes. En ellos la litosfera es destruida al introducirse una placa bajo otra. Bordes pasivos o fallas transformantes. En ellos las placas se deslizan horizontalmente, rozándose lateralmente a lo largo de fracturas llamadas fallas transformantes. Además de los bordes de placa anteriormente referidos, hay que citar que dentro de los continentes pueden aparecer los conocidos como puntos calientes. Zonas donde la corteza se encuentra más adelgazada, con un flujo térmico mayor al que les corresponde por su ubicación geográfica intraplaca, y que con frecuencia muestran una actividad volcánica considerable, pudiendo dar lugar a manifestaciones de gran intensidad, tales como las que han dado lugar entre otros a las islas Canarias o a las Islas Hawái. Estos puntos calientes son relacionados con plumas convectivas del manto, y tienen una peculiaridad, que es la de permanecer fijos aunque las placas se desplacen. Las placas litosféricas evolucionan, pudiendo fragmentarse y soldarse unas con otras. Se piensa en el siguiente esquema de evolución, que es conocido como: 12 “Ciclo de Wilson”. Un continente se fragmentaría por la acción de un punto caliente que origina una distensión y abombamiento de la litosfera, esto hace que finalmente se fragmente y se rompa. Se produce el desplazamiento gravitacional de los bloques, hundiéndose la parte central, lo cual da lugar a una zona deprimida según una red escalonada de fallas normales, valle de rift (ej. Valle de rift africano). Aprovechando la red de fisuras comienza la emisión de magma procedente de la astenosfera, por un lado comienza la formación de suelo oceánico en las zonas más deprimidas y superficialmente se da lugar a grandes volcanes (ej. Montes Kenia y Kilimanjaro en África). Esta depresión en principio puede ser ocupada por acumulaciones de agua dulce (zona de los grandes lagos africanos, Lago Victoria, Lago Titicaca, etc.). Los fragmentos que quedan a ambos lados de la sutura comienzan a separarse empujados por la inyección de materiales fundidos procedentes de la litosfera, se forma así suelo oceánico, dando lugar en primer lugar a pequeños mares (ej. Mar Rojo; con 10 m.a.) y conforme continua la expansión del suelo oceánico a grandes océanos (ej. Océano Atlántico; con 150 m.a.). En otros lugares las enormes presiones ejercidas por el aporte de materiales en las suturas, unido a las diferencias de grosor y densidad de la litosfera, hacen que esta se fragmente en los puntos de unión de litosfera oceánica y continental, que son los puntos más frágiles; aquí se producirá la subducción de la placa oceánica bajo la placa continental. Fruto de esta subducción se da lugar a una zona muy deprimida en el borde entre continente y océano conocida como fosa oceánica (ej., Fosa de las Marianas, fosa de Filipinas, fosa de las Kuriles, etc.), y a una cordillera en el continente con numerosas manifestaciones sísmicas y volcánicas “cordilleras perioceánicas” (Andes, Rocosas, etc.). A su vez este hecho provoca la unión de los continentes que acabarán uniéndose (obducción), dando lugar en la zona de colisión a una cordillera, caracterizadas por su enorme sismicidad, “cordilleras intracontinentales” (ej. Cordilleras Béticas, Pirineos, Himalaya, etc.). A veces la corteza oceánica se fragmenta dentro de ella misma, produciéndose la subducción de corteza oceánica bajo corteza oceánica, ello da lugar a una fosa oceánica dentro del propio océano y a cadenas de arcos isla, caracterizados por su enorme sismicidad y vulcanismo (Japón, Aleutianas, Kuriles, etc.). En todos los casos los materiales sedimentados en el mar y procedentes de la erosión del continente, son sometidos a numerosos esfuerzos, en los cuales son plegados y fracturados para ser reincorporados al continente, constituyendo su capa más superficial constituida por rocas sedimentarias, igualmente parte de estos materiales se funden y junto con materiales 13 procedentes del manto se quedan incrustados formando el núcleo de las nuevas cordilleras, (rocas graníticas y similares). Este ciclo de formación y destrucción se habría repetido en varias ocasiones en la historia geológica de la Tierra (aprox. Cada 400 o 500 m.a.) dando lugar a la formación de supercontinentes, la última vez que sucedió esto fue hace 180 m.a. con la formación de Pangea. El mecanismo responsable del movimiento de las placas parece ser la disipación de energía interna de la Tierra, asociado a los procesos de diferenciación geoquímica y a movimiento convectivos de materiales, estos involucrarían a parte del manto superior (astenosfera) o a todo el manto. Como consecuencia del movimiento de las placas litosféricas se habría visto afectado el clima, relacionándose los episodios de agrupamiento de las masas continentales (pangeas), con periodos de mayor extremidad del clima (posiblemente climas más continentales y fríos). Del mismo modo el movimiento de los continentes a afectado a la evolución de los seres vivos, siendo imposible sin este mecanismo el poder interpretar el cuadro evolutivo de muchas especies o entender la evolución diferencial de ciertas especies como por ejemplo los marsupiales del continente australiano. 5. RIESGOS GELOLOGICOS. Denominamos riesgo a toda condición, proceso o evento que pueda causar heridas, enfermedades, pérdidas económicas o daños al medio ambiente. Con independencia de las guerras, los eventos de índole catastrófica que provocan un mayor número de muertos o damnificados son los terremotos, los tifones y las inundaciones. En la mayoría de los casos el problema no es el riesgo en sí, sino el hacinamiento de la población en áreas susceptibles de sufrir catástrofes y la carencia de infraestructuras adecuadas para hacer frente a estas situaciones extremas. A grandes rasgos los riesgos pueden ser clasificados en tres grandes grupos: riesgos naturales, riesgos culturales o tecnológicos y riesgos naturales inducidos. 6. RIESGOS NATURALES E INDUCIDOS. RIESGOS NATURALES. Son aquellos que se derivan del propio funcionamiento de los procesos naturales. Dependiendo de la causa que los origine los podemos clasificar en: Riesgos biológicos. Son las enfermedades causadas por todo tipo de microorganismos (bacterias, virus), parásitos, pólenes, animales, plantas, etc. Riesgos químicos. Son resultantes de productos químicos peligrosos que estén contenidos en comidas, aire, agua o suelo. Riesgos físicos. Son riesgos de muy diversa índole, tales como radiaciones ionizantes, ruido, incendios, etc. También estarían todos los siguientes: Riesgos climáticos o atmosféricos. Tales como avalanchas de nieve, sequías, inundaciones, heladas, pedrisco, olas de calor o frío, huracanes, tifones, etc. 14 Riesgos geológicos. Derivados de procesos geológicos externos e internos. Tales como avalanchas, terremotos, desprendimientos, tsunamis, erupciones volcánicas, etc. Riesgos cósmicos. Derivados de la caída de objetos procedentes del espacio. RIESGOS CULTURALES O TECNOLÓGICOS. Son aquellos resultado de la actividad productiva humana (contaminación atmosférica, lluvia ácida, etc.) o como resultados de accidentes o errores (mareas negras, escapes radiactivos, accidentes industriales) o como consecuencia de la actividad socio-política (guerras, deportes peligrosos, asaltos, drogas, alcoholismo, conducción peligrosa, etc.). RIESGOS NATURALES INDUCIDOS (RIESGOS MIXTOS). Son el resultado de la inducción o intensificación de un riesgo natural consecuencia de la actividad humana. Por ej. la desertización a resultas de la deforestación. FACTORES DE RIESGO. A la hora de estudiar un riesgo se deben de tener en cuenta siempre tres factores que condicionan la ocurrencia de este y la intensidad de sus efectos. Estos son: Peligrosidad, Exposición y Vulnerabilidad. PELIGROSIDAD. Es la probabilidad de que ocurra un fenómeno cuya intensidad lo haga potencialmente peligroso en un determinado tiempo y espacio. Para calcularla se tienen en cuenta tres hechos básicos: La distribución geográfica, que permite localizar las zonas históricamente castigadas y delimitar el radio de acción. El tiempo de retorno, es decir la periodicidad o frecuencia con que el riesgo se repite. La magnitud o grado de peligrosidad en grados de intensidad con que se ha manifestado el riesgo en ocasiones anteriores. El conocimiento de este factor permite realizar mapas de peligrosidad, que permiten reducir los daños, si bien no permiten variar la intensidad del evento. EXPOSICIÓN. Es el número total de personas y de bienes sometidos a un determinado riesgo aunque no ocurra el suceso que lo provoca. El valor se determina según la población potencialmente afectada (valor social) y el de los bienes expuestos (valor económico). En muchos casos el valor es alto no en sí por la peligrosidad del evento sino por condiciones como el hacinamiento o la superpoblación; por ello las medidas para reducir este factor plantean una ordenación territorial que limite o impida la ocupación de las zonas de riesgo. También se puede reducir por medio de estrategias de emergencia, con la creación de vías de evacuación, y sistemas de vigilancia, control y alerta. VULNERABILIDAD. 15 Es el porcentaje de pérdidas humanas o de bienes causado por un determinado suceso respecto al total expuesto. Está en relación directa con el desarrollo de la zona en que se produce un desastre. Casi siempre existen medidas para reducir este factor (ej. cimentación apropiada o construcción sobre pilares para inundaciones, construcción sismorresistente para terremotos, vacunas para prevenir enfermedades, etc.). En cualquier caso el riesgo se calcula multiplicando estos tres factores, probabilidad de que ocurra (P = peligrosidad), número total de víctimas o daños potenciales (E = exposición), porcentaje de pérdidas (V = vulnerabilidad). R = P.E.V 7. RIESGOS DERIVADOS DE PROCESOS GEODINÁMICOS INTERNOS. 7.1. EL RIESGO SÍSMICO. Un terremoto es un movimiento vibratorio de la corteza terrestre producido por las ondas sísmicas, habitualmente su origen es el interior de la Tierra como consecuencia de proceso tectónicos (ajustes de placas, fallas, etc.) o volcánicos, también pueden tener su origen en explosiones y voladuras mineras, o de grandes obras públicas, en deslizamientos del terreno, el llenado de embalses, actividades mineras. Sin embargo la inmensa mayoría están relacionados con la actividad de fallas en procesos que tienen lugar en el borde de las placas litosféricas. Las principales áreas mundiales sometidas al riesgo sísmico son las siguientes: Cinturón de Fuego del Pacífico. Corresponde a toda la zona en la cual la placa del pacífico subduce bajo la placa americana (formando los andes en América del Sur o Las Rocosas en América del Norte), o bajo la placa indoaustraliana (dando lugar a fosas oceánicas y cadenas de arcos isla como filipinas, Indonesia, Japón, Kuriles, etc.) Cinturón Alpino-Himalayo. Corresponde al bode de colisión de Arica con el supercontinente Eurasiático (Béticas, Rift Magrebí, Pirineos, Alpes, Cáucaso), o del subcontinente Indio con Eurasia (Himalaya). Dorsales Medioceánicas. Corresponde a la extensísima superficie ocupada por las dorsales medioceánicas (dorsal atlántica, dorsal pacífica, dorsal indica, etc.). 16 La distribución de terremotos en las zonas continentales es mucho más difusa y corresponde por lo general con grandes alineamientos de fallas. El lugar del interior de la Tierra donde se produce la rotura de las rocas es llamado foco o hipocentro y el lugar de la superficie más cercano a este epicentro. En el hipocentro se generan dos tipos de ondas sísmicas P (primarias) y S (secundarias), estas al llegar a superficie generan ondas superficiales L. Los aparatos que registran los terremotos son llamados sismógrafos y el registro gráfico que realizan sismograma. Existen dos parámetros para medir los terremotos: 17 La magnitud. Es la medida de la energía liberada en un seísmo. Se mide utilizando la escala de Richter, va de 1 a 10 grados (es una escala logarítmica en la que cada grado es corresponde a 10 terremotos del grado anterior). La intensidad. Es la capacidad de destrucción. Se utiliza para cuantificar la vulnerabilidad, es decir los daños originados por un seísmo. Se emplea la escala de Mercalli que va del I al XII. FACTORES DE RIESGO SÍSMICO. PELIGROSIDAD, EXPOSICIÓN Y VULNERABILIDAD SÍSMICA. PRINCIPALES EFECTOS DE UN TERREMOTO. La peligrosidad de un seísmo depende básicamente de su magnitud, y esta a su vez de la actividad tectónica de la zona en cuestión. Es por tanto máxima la peligrosidad de aquellas zonas asentadas sobre zonas tectónicamente activas (por ej. Puerto Lumbreras, Lorca, Alhama) son zonas de una peligrosidad moderada-alta al estar situados sobre una zona con numerosas fallas activas. El factor exposición es especialmente importante en aquellas regiones sísmicas densamente pobladas, como pueda ocurrir en algunas regiones tales como Pakistán, India, Japón, Indonesia, California, etc. El factor vulnerabilidad es de entre todos los factores de riesgo el más importante en cuanto al número de víctimas ocasionadas por el riesgo, se ve muy amplificado en los países pobres por la mala calidad de las edificaciones, y la ausencia de norma sismorresistente en las edificaciones. Entre los daños derivados por los terremotos destacan los siguientes: Desplome de edificios Destrucción de construcciones públicas: rotura e presas, carreteras, puentes, etc. Incendios producidos por escapes de gas. Perdida de potabilidad del agua. Inestabilidad de los terrenos, por corrimientos de tierras, laderas, grietas en los suelos, etc. Otros riesgos derivados de los terremotos. Tsunamis o grandes olas marinas, derivadas de terremotos con epicentro en el fondo submarino (maremotos). Alteraciones en los acuíferos y en los cauces de los ríos. Roturas de los cables submarinos a consecuencia de corrimientos en el fondo marino. PREDICCIÓN Y PREVENCIÓN DE LOS TERREMOTOS. Predicción de los riesgos sísmicos. Hoy por hoy no se pueden predecir con total seguridad los terremotos. A largo plazo 18 Se ha podido comprobar que los grandes seísmos se suelen repetir con una periodicidad casi constante. De esta manera basándose en datos estadísticos se puede realizar una predicción temporal, no es tan fácil la predicción espacial (el sitio). La disminución en el número de pequeños terremotos que se producen en zonas sísmicas se considera un signo premonitorio. Desnivelaciones en el terreno, elevándose o deprimiéndose son también hechos premonitorios Registro de pequeños seísmos (estos suelen preceder a los grandes terremotos). Para la premonición de terremotos a corto plazo, pueden servir los siguientes hechos: Emisión de gases inertes, sobre todo radón. Disminución de la resistencia eléctrica de las rocas. Comportamiento anómalo de los animales (nerviosismo y tendencia a la huida). Los terremotos que ocurren en el interior de los continentes son más difíciles de predecir, al tener periodos de recurrencia de miles de años, y al ser producidos por pequeñas fallas situadas a gran profundidad raramente visibles. Para ellos se recurre a fotografías aéreas, imágenes de satélite, rastros geomorfológicos, etc. Prevención de los riesgos sísmicos. Los terremotos no se pueden prevenir ni corregir, pero sus efectos sí mediante una serie de medidas protectoras Legislación sobre normas en las construcciones civiles (“Normativa sismorresistente”), es de obligada aplicación. Consistente en: a) Sobre sustratos rocosos, la construcción de edificios altos y rígidos, lo más simétricos posibles. La rigidez se consigue reforzando los muros con contrafuertes de acero (de este modo se consigue que el edificio se mueva como un todo. Los cimientos serán flexibles, lo cual se consigue instalando en estos aislantes como el caucho (de este modo se consigue que las vibraciones serán absorbidas). b) Sobre sustratos blandos, la construcción de edificios bajos, rígidos y que no sean muy extensos superficialmente. Medidas de ordenación del territorio, que eviten grandes densidades de población en las zonas de alto riesgo. Medidas de protección civil para informar, alertar y evacuar a la población. Elaboración de mapas de riesgo sísmico. Aplicación de sistemas de control de seísmos (consistentes en métodos de reducción de las tensiones acumuladas en las rocas, inyectando fluidos en las fallas activas, y provocando de este modo pequeños seísmos de baja magnitud. También se ha pensado en provocar pequeñas explosiones nucleares, con el mismo fin. Vigilancia en la evolución de las fallas. EL RIESGO SÍSMICO EN ESPAÑA. España es un país de riesgo sísmico moderado. El origen de la mayoría de los terremotos es la compresión que efectúa la placa africana sobre la europea a este nivel, afectando esta principalmente a dos regiones el Sureste Peninsular y el Pirineo. Existen observatorios sismográficos repartidos por toda la geografía española. Estimándose un periodo de retorno de 100 años para terremotos de intensidad 6 o superior de la escala de Richter. 19 Las principales zonas de ocurrencia sísmica son: Zona Sur y Sureste, en especial zonas cercanas a la costa. Zona Noreste, desde los Pirineos, Cataluña y Teruel. Zona Noroeste: Galicia y Zamora. El resto de la península sobre todo la zona central se considera sísmicamente inactiva o estable. Mapa de Mapa de sismicidad España riesgo sísmico dedeEspaña (Zonas de mayor peligrosidad) Mapa de los epicentros más importantes en épocas recientes EL RIESGO SÍSMICO EN MURCIA. En relación con el resto de España, la Región de Murcia se halla en una zona de sismicidad media-alta, considerada la Península Ibérica a su vez como de sismicidad moderada. La razón de la elevada sismicidad de la región de Murcia, reside en ser zona de intensa deformación tectónica de los materiales sometidos a los esfuerzos de colisión de la placa africana sobre la placa europea y a esfuerzos distensivos de reajuste de los materiales plegados en la orogenia alpina. Aunque son numerosísimas la fallas activas generadoras de seísmos, destacan dos de primer orden: la falla del accidente Crevillente-Cádiz que pone en contacto zonas internas con zonas externas del sistema bético, falla de gran magnitud responsable del terremoto de la Zarcilla de Ramos de 2005, y la falla de Alhama, situada en el eje Alhama-Lorca-Puerto Lumbreras sobre la parte Norte del conocido como “Corredor del Guadalentín”. Corresponde a una falla muy activa, de tipo desgarre que mueve el bloque Norte hacia el Oeste y el bloque Sur hacia el Este: Ha generado también en tiempos recientes numerosos terremotos y causa importantes daños en obras públicas como el canal del trasvase, el túnel de la autoría a su paso por el castillo de Lorca o las edificaciones del barrio de San Lázaro de esa localidad. 7.2.- RIESGO VOLCÁNICO. 20 Los volcanes son acumulaciones de rocas procedentes del enfriamiento en superficie de una masa fundida de rocas o magma. Un volcán típico consta de un edifico volcánico de forma más o menos cónica, constituido por los acúmulos de rocas formados al enfriarse la lava o al acumularse las cenizas, u otros piroclastos. En el centro del edificio volcánico típicamente se encuentra una depresión llamada cráter, que en algunos casos puede estar ocupado por un lago de lava, y en otros por una estructura a modo de aguja o domo, el cráter conecta con zonas profundas de la corteza o del manto a través de una fisura llamada chimenea volcánica, al final del cual se encuentra la cámara magmática, que es el lugar en el cual procede el magma. LOCALIZACIÓN ESPACIAL DE LOS VOLCANES. Hay unos 40000 volcanes en la Tierra, de los que unos 800 son volcanes aéreos activos. Los volcanes se encuentran en las zonas de límites de placas sobre todo en las zonas de subducción que constituyen el Cinturón de fuego del Pacifico, rodeando todas sus costas. También se produce vulcanismo en las dorsales que recorren el centro de muchos océanos. También puede existir vulcanismo intraplaca como el de las islas Hawái, (por la presencia de un punto caliente) o el del Rift Africano (Kilimanjaro, Niragongo, Kenia, etc.). Por la presencia de fracturas profundas en zonas de estiramiento de la corteza continental. PRINCIPALES FACTORES DE RIESGO VOLCÁNICO. Exposición. Las zonas volcánicas suelen estar superpobladas, ello es así porque los volcanes proporcionas tierras fértiles, recursos minerales y energía geotérmica. En muchos casos es este el factor causante de la mayor importancia del riesgo. Vulnerabilidad. Como en los demás casos depende de la disponibilidad de medias para afrontar el riesgo, y esta depende a la vez de la existencia de medidas de carácter político y la disponibilidad económica de las personas para hacerle frente. Como en los demás riesgos los países pobres son más vulnerables que los países ricos Peligrosidad. Depende de la magnitud del evento y en este caso fundamentalmente del tipo de erupción, de la amplitud del área total afectada y del tiempo de retorno. Las distintas manifestaciones volcánicas y el riesgo que conllevan es el siguiente: Coladas de lava. Ríos de roca fundida, que en su recorrido arrasan con campos, cultivos, e incluso ciudades. Producen incendios forestales, cortes de comunicación, e incluso la muerte por asfixia en zonas próximas. (Ej. Erupción del Niragongo en el Congo). Lluvias de piroclastos. Son fragmentos de roca de distinto tamaño, desde muy pequeños (cenizas), intermedios (lapilli) o muy grandes (bombas volcánicas), procedentes de lava consolidada durante la expulsión o fragmentos de la chimenea o aguja volcánica arrancados violentamente. Su peligrosidad radica en los daños que pueden producir los impactos de los piroclastos que pueden provocar la destrucción de edificios e incendios. Asimismo los materiales más finos pueden permanecer durante mucho tiempo en la atmósfera oscureciéndola e incluso alterando el clima total de la tierra (produciendo un enfriamiento de la Tierra). (Ej. Destrucción de Pompeya y Herculano). Nubes ardientes. Flujos de gases a altísimas temperaturas, con gran frecuencia mezcladas con piroclastos de pequeño tamaño (cenizas volcánicas), que son lanzadas desde el volcán de forma muy violenta y a velocidades de cientos de 21 kilómetros hora, de forma que van quemando, envenenado y arrasando aquellas zonas por las que se desplazan. Son el principal factor de riesgo (ej. Erupción del Mont Pelée en la Martinica) Otros riesgos asociados a la actividad volcánica son: Flujos de lodo o lahares. Corrientes de lodo formadas al fundirse las nieves de la cimas de los volcanes (ej. Nevado del Ruiz) Movimientos de laderas, deslizamientos, desprendimientos y taponamientos de valles. Erupciones magmático-freáticas. Mezcla del magma ascendente con el agua del algún acuífero, o del mar, lo cual aumenta la violencia de la erupción. Hundimientos del cono volcánico. Tsunamis. (Olas gigantescas), producidas por terremotos submarinos o erupciones submarinos acompañados de hundimientos del cono volcánico. Emisión de gases tóxicos o asfixiantes. Son fundamentalmente gases azufrados (H2S, SO2, SO3) y otros como HCl, HF, etc. La mayoría de los volcanes se encuentran en los bordes de placas, siendo más abundantes en las dorsales, que en los bordes constructivos. El riesgo volcánico siempre suele ir asociado al tipo de erupción que se trate, y esta depende de la viscosidad del magma, de la densidad y composición de este y del contenido en gases que contenga. Las erupciones más violentas corresponden a los magmas con un alto contenido en gases, debido a la violencia con que tienden a escapar los gases. Las erupciones más tranquilas son las de magmas básicos con bajo contenido en gases. El riesgo volcánico se deriva del hecho de que las zonas volcánicas proporcionan tierras muy fértiles, ricas en minerales y energía geotérmica, son por tanto zonas con una ocupación humana muy alta, sometida a un elevado riesgo, debido al factor exposición. VIGILANCIA Y PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS VOLCÁNICOS. Predicción de los riesgos volcánicos. Para predecirlos efectos de una erupción volcánica es preciso conocer a fondo la historia de cada volcán, tanto la frecuencia de sus erupciones (periodo de retorno), como la intensidad de las mismas (peligrosidad). Conocidos todo ellos, ciertos indicios recogidos in situ pueden permitir predecir una actividad volcánica; estos son: Pequeños terremotos de intensidad variable, medidos con sismógrafos, (ya que los movimientos de magma provocan temblores de tierra). Deformaciones del suelo, aparición de fracturas, zonas de tensión, hundimientos o desplazamientos laterales, son medidos con teodolitos, inclinómetros, etc. (son producidos por las masas de magma en movimiento). Variaciones en el potencial eléctrico del suelo medidas con magnetómetros (debido a que las rocas al calentarse por encima de 600º C pierden sus propiedades magnéticas). Variaciones de la temperatura de las rocas (el ascenso del magma produce un sobrecalentamiento de los materiales circundantes). Alteraciones gravimétricas, medidas con gravímetros. Emisión de gases, tales como Sh2, SO2, ClH, FH, He, Rn). 22 Prevención y corrección de los riesgos volcánicos. La principal medida preventiva es la ordenación del territorio delimitando las áreas permitidas para los asentamientos humanos (asunto complicado debido a la riqueza derivada de la composición de estos suelos). En muchos casos la única media eficaz es la evacuación de la población aunque se pierdan cultivos viviendas y bines. Como medidas de carácter general se suelen desviar las corrientes de lava a lugares deshabitados y se construyen túneles de descarga de los lagos de los cráteres para evitar la formación de lahares. Las normas a seguir dependen del tipo de erupción. a) En los volcanes efusivos, suele bastar con medidas de protección civil que permitan la evacuación y la contratación de seguros que cubran las pérdidas de materiales. b) En los volcanes explosivos, se han de predecir los daños en función de mapas de riesgo, que contemplen la evacuación de la población en casos de emergencia, y que eviten la construcción en lugares de alto riesgo. Se construirán viviendas semiesféricas o tejados muy inclinados que impidan el hundimiento por el peso de las cenizas y piroclastos. También se construirán refugios incombustibles para protegerse de las nubes ardientes. Igualmente se reduce el nivel de los embalses. c) En los volcanes intermedios. Se adoptarán medidas similares, adaptadas según el grado de riesgo determinado en la cartografía de riesgos. 23 RIESGO VOLCÁNICO EN ESPAÑA. I. Mapa de España de áreas volcánicas En España, existen varios puntos de vulcanismo reciente, pero sin riesgo a efectos prácticos. Destacan la región gerundense de Olot, Reus, y desembocadura del río Torderá; los Campos de Calatrava, ciertas áreas en los Montes de Toledo, el área de Cabo de Gata y el Mar Menor. Además las fuentes termales y la actividad hidrotermal son manifestaciones de actividad volcánica residual. Las Canarias son una región volcánica activa. Si bien el vulcanismo es activo en toda el área, lo es particularmente en Lanzarote, Tenerife y La Palma. Las erupciones de las Islas Canarias son poco peligrosas, en ellas se liberan magmas básicos, fluidos y con gran cantidad de gases, que son liberados de forma tranquila y prolongada. La existencia del vulcanismo canario responde a la existencia de un punto caliente en dicha zona. El riesgo volcánico es muy pequeño tanto por la escasa probabilidad de que ocurra (baja peligrosidad), como por el reducido factor de exposición social. EL RIESGO VOLCÁNICO EN MURCIA. La actividad volcánica en la región de Murcia queda reducida a una pequeña actividad residual en forma fundamentalmente de aguas termales. El termalismo es importante, prueba de la existencia de fallas activas que conectan con zonas profundas en las cuales el agua alcanza temperaturas importantes. Destacan el termalismo de los Baños de Archena, Fortuna, Baños Mula, Alhama y La Parroquia (Lorca). Hay muestras de vulcanismo importante durante el Mioceno Medio y Superior, así como en edad eocena e incluso más reciente destacar la Isla de San Juan de los Terreros, La Isla de Negra, Punta Parda-La Carolina, las islas del Mar menor, el Carmolí y un largo etc. diseminado por toda la región. 24 Debido a la ausencia de manifestaciones en tiempos recientes, el riesgo sísmico en la región es nulo. 8. GEODINAMICA EXTERNA. Es aquella parte del ciclo geológico, en el cual se producen una serie de procesos cuya acción y efectos tienen lugar en la zona externa y superficial de la corteza terrestre, es decir en la interfase entre atmósfera, hidrosfera y biosfera. El resultado de su acción es el modelado del relieve en dos aspectos: destructivo y constructivo. Como consecuencia de su actuación tienden a nivelar la topografía del terreno, destruyendo las zonas elevadas y rellenando las deprimidas, actuando de forma continuada en el espacio y en el tiempo. Las fuentes de energía para la realización de estos procesos son fundamentalmente dos: La radiación solar, que origina los fenómenos atmosféricos y todo lo que se deriva de ellos. La gravedad terrestre, que impulsa a todos los materiales a las zonas bajas de la corteza. Dentro del ciclo geológico clásico los procesos externos comprenden la Gliptogénesis (denudación del relieve) y parte de la Litogénesis (formación de nuevas rocas). La realización de estos procesos la llevan a cabo los agentes geológicos externos (ríos, glaciares, aguas subterráneas, oleaje, viento, etc.) que son las formas en que atmósfera, hidrosfera y biosfera actúan sobre las rocas modelándolas. Los procesos geológicos externos comprenden tres tipos de fenómenos: DENUDACIÓN DEL RELIEVE. Consistente en: La meteorización. Puede ser meteorización química (oxidaciones, hidrataciones, hidrólisis, carbonatación-descarbonatación, disoluciones); meteorización mecánica (dilataciones y contracciones producidas por un calentamiento y enfriamiento producido por el sol) de las rocas, o bien por la actuación del agua en forma de hielo como una cuña (gelifracción), o por la cristalización de sales. También puede ser favorecida por los seres vivos que pueden producir una remoción de los materiales, así como producir sustancias químicas que favorezcan la alteración de las rocas. Erosión. Consiste en el arranque físico de fragmentos rocosos. Puede ser producido por diversos agentes (el aire, el agua, el hielo, etc.), y puede ser producido directamente por el agente y con mayor frecuencia e intensidad por la propia carga de partículas que este transporta Transporte. Este se produce generalmente favorecido por la gravedad, y siempre hacia zonas más bajas de la corteza. Según el medio de transporte que puede ser el aire, el agua o incluso en fase semisólida, el transporte puede llevarse a cabo de diversas formas (disolución, saltación, reptación, arrastre, etc.). SEDIMENTACIÓN. Consiste en depósito de los materiales transportados en cuencas continentales tales como lagos, márgenes de los ríos, laderas de las montañas, morrenas glaciares, etc. o fundamentalmente en medio marino (deltas y desembocaduras de los ríos, talud continental, etc., en general en el mar se pueden formar grandes cuencas de sedimentación con una marcada subsidencia llamadas geosinclinales (como se ha descrito anteriormente en estos emplazamientos a la vez se pueden suponer los procesos de 25 diagénesis, litogénesis, tectogénesis e incluso iniciarse procesos internos de mayor magnitud). FORMACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS. (“litogénesis exógena o sedimentaria”). Consiste en el enterramiento de los sedimentos, normalmente en cuencas marinas profundas, conocidas como geosinclinales (de este modo ciclo geológico externo e interno se imbrican). El progresivo enterramiento de los materiales, da lugar a través de los procesos de diagénesis (básicamente compactación, desecación y cementación) a la litificación (conversión en roca) de los sedimentos más profundos y a la formación de rocas sedimentarias debido al aumento de presión y temperatura, se forman así las rocas sedimentarias (hasta aquí propiamente nos encontramos dentro del ciclo geológico externo). 9. EL RELIEVE COMO RESULTADO DE LA INTERACCIÓN ENTRE LA DINAMICA INTERNA Y LA DINAMICA EXTERNA DE LA TIERRA Se conoce como ciclo geológico al conjunto de transformaciones a que se ve sometida la corteza terrestre, que da lugar a un proceso cíclico de formación y destrucción simultanea de esta. El ciclo geológico debe ser entendido en la escala del tiempo geológico ya que la mayoría de los procesos implican millones de años, si bien algunas manifestaciones son fácilmente visibles en la escala de tiempo del hombre (vulcanismo, terremotos, etc.). Para su estudio tradicionalmente el ciclo geológico es dividido en tres grandes superprocesos: Orogénesis, Gliptogénesis y Litogénesis. a) Orogénesis. O formación de las montañas. Conjunto de procesos consistentes en la deformación de materiales y su posterior elevación para dar lugar a nuevos relieves. b) Gliptogénesis. Destrucción de las montañas por los procesos de meteorización de las rocas y la erosión y el posterior transporte de los residuos que se originan. Es un superproceso antagónico al de orogénesis, ya que produce el aplanamiento de los relieves. c) Litogénesis. Consiste en la formación de nuevas rocas. Como consecuencia de la acumulación de sedimentos en las cuencas sedimentarias (geosinclinales), estos sufren una serie de transformaciones que los convierten en rocas. Dependiendo del grado de transformación a que estos se vean sometidos, acabarán convirtiéndose en rocas magmáticas, rocas sedimentarias o rocas metamórficas. De forma simultanea, sobre estos materiales actuarán numerosas fuerzas de distinta naturaleza (compresivas y distensivas), que los deformaran y convertirán en nuevas, dando lugar así a un nuevo ciclo de orogénesis-gliptogénesis-litogénesis, etc. Las tres etapas del ciclo se solapan en el tiempo, así cuando las montañas están elevándose ya actúa sobre ellas la gliptogénesis y comienzan a formarse nuevas rocas en la cuenca de sedimentación. Especialmente se solapan orogénesis y litogénesis, ya que durante la orogénesis se forman todavía muchas rocas. En cualquier caso la actuación de los distintos agentes geológicos no se debe entender como algo periódico ni universal en toda la superficie de la tierra, de modo que se lleva a cabo de manera diferente en cada momento y según las zonas de la superficie terrestre, de forma que en unas áreas de la corteza terrestre predominará la orogénesis, en otras la gliptogénesis y en otras la litogénesis. Asimismo en un área determinada de la Tierra puede 26 interrumpirse el ciclo en una determinada etapa, o puede completarse un ciclo completo y quedar al margen de ciclos posteriores. Las fuerzas que ponen en marcha el ciclo geológico con básicamente dos: Fuerzas de origen externo.- Ligadas básicamente a la acción de la energía solar sobre la superficie de la Tierra (la cual regula el clima, que a su vez determina el régimen de lluvias, la vegetación, etc.). Otras fuerzas de origen externo son las que tienen que ver con la gravedad terrestre, que origina entre otras manifestaciones las mareas y los movimientos de tierra. La acción combinada de estas fuerzas da lugar a una serie de agentes (atmósfera, ríos, torrentes, viento, glaciares, seres vivos, etc., cuyos efectos se dejan ver en: - Destrucción parcial de la superficie de la corteza terrestre. - Acumulación de los materiales destruidos en otros sectores topográficamente más bajos. - Disminución de las diferencias de altitud en la Tierra. - Destrucción de los continentes y acumulo de materiales en los océanos. - Génesis de nuevas rocas (rocas sedimentarias). Fuerzas de origen interno. Ligadas a fuentes de energía del interior de la Tierra. Corresponden a restos de la energía propia de la Tierra antes de la solidificación de la corteza terrestre, con dos fuentes principales, una la energía desprendida por la desintegración de minerales radiactivos y otra el calor primordial originado por la acreción de partículas. Sus efectos principales son: - Salida masiva de magma procedente del interior de la Tierra a la superficie terrestre. - Enfriamiento y consolidación de este formándose rocas magmáticas. - Movimientos de amplios sectores de la corteza terrestre. Movimientos en la vertical (movimientos epirogénicos) y formadores de nuevos relieves (movimientos epirogénicos). - Formación y destrucción de los suelos oceánicos. - Deriva continental. - Transformación de los materiales de los niveles más bajos de la corteza terrestre (debido al aumento de presión y temperatura), dando lugar a procesos de metamorfismo. - Terremotos y erupciones volcánicas. Dentro del ciclo geológico se suele diferenciar entre dos grandes partes según domine la acción de fuerzas de origen externo o las de origen interno. Ciclo geológico interno: Parte del ciclo o conjunto de procesos donde dominan las fuerzas y los fenómenos de origen interno CICLO GEOLÓGICO Ciclo geológico externo: Parte del ciclo o conjunto de procesos donde dominan las fuerzas y los fenómenos de origen externo. 27 9. SISTEMAS DE LADERA Y SISTEMAS FLUVIALES Los sistemas de ladera son aquellas zonas con pendiente más o menos acusada, el hecho de presentar pendientes se asocia con ser zonas de mayor riesgo geológico dependiendo de la mayor o menor pendiente del terreno. En función de diversos factores que condicionan los movimientos de ladera se han elaborado 4 grados de peligrosidad: Grado Nulo. Zonas llanas o de escasa pendiente (0-4º). Son zonas llanas y exentas de peligrosidad. Grado Bajo. Zonas con pendientes medias-bajas (hasta 8º) con movimientos de ladera de escasa magnitud, donde la probabilidad de ocurrencia de nuevos movimientos es baja. Grado Medio. Zonas con pendientes medias-altas (8-15º) donde en la actualidad se presentan deslizamientos de cierta magnitud. Grado Alto. Zonas con pendientes >15º con deslizamientos y desprendimientos activos de magnitud considerable y donde la posibilidad de ocurrencia es alta. La palabra fluvial significa ríos. Un sistema fluvial de una región, país o continente es una red de ríos con todos sus afluentes desde el origen hasta su desembocadura en el mar. Dentro de sistema fluvial también podemos considerar los torrentes (cauce corto, en zona de fuerte pendiente) y ramblas (cauce largo, ancho, en zonas más o menos llanas) aunque sean de caudal irregular (permanecen secos la mayor parte del año). 10. RIESGOS ASOCIADOS A SISTEMAS DE LADERA Y SISTEMAS FLUVIALES Son causados por la acción de la intemperie (meteorización) y sobre todo por los movimientos de los agentes geológicos externos (aguas subterráneas, arroyos, torrentes y ríos, agua marinas, hielo, viento, etc. Afecta a dos sistemas distintos: Sistema atmósferahidrosfera Riesgos meteorológicos Sistema Atmósferahidrosfera-litosfera Riesgos erosivos Temporales, ciclones y vendavales. Inundaciones. Movimientos de ladera Hundimientos cársticos Expansividad de los suelos Retroceso de acantilados y erosión de playas 11.1.- RIESGOS POR INUNDACIONES. Son las catástrofes naturales que originan mayor número de víctimas en todo el mundo, tras los terremotos. Su ocurrencia es máxima en Asia: India, Bangladesh, China y en amplias regiones de Centro y Sudamérica: Honduras, El Salvador, Venezuela, Brasil, etc. CAUSAS DE LAS INUNDACIONES. En su mayoría son producidas por: Lluvias torrenciales 28 Fusión rápida de hielos y nieves Rotura de presas Movimientos del terreno También pueden ser producidas por la obstrucción natural de cauces fluviales por deslizamiento o aludes Sin embargo también en muchos casos ha sido la actuación humana la que ha incrementado cuando no ha generado el riesgo, mediante: Construcción de diques presas y canalizaciones (alterando la dinámica de los diversos ríos, ramblas y torrentes) Rotura de presas, Desembalse súbito de agua Obras de minería y escombreras Como consecuencia de la progresiva deforestación y pérdida de cobertera vegetal. Prácticas deficientes de cultivo y usos del suelo erróneos. Impermeabilización del terreno por aumento de zonas urbanizadas. Erosión de suelos que favorece fenómenos torrenciales FACTORES QUE CONTROLAN LAS AVENIDAS En España el principal agente causante de inundaciones son las lluvias torrenciales, viéndose este riesgo además condicionado por los siguientes factores. Carácter torrencial de las precipitaciones, sobre todo en el área mediterránea (gota fría). Fuerte pendiente de la cabecera de los ríos españoles. Litología Áreas muy extensas sometidas a erosión, consecuencia de la deforestación y de la tendencia secular a climas más áridos (esto origina menor infiltración, y por tanto mayor escorrentía, erosión y arrastre de sedimentos, mayor capacidad destructiva del fenómeno). Configuración plana y subhorizontal de las desembocaduras de los ríos (basta un ligero ascenso del nivel del agua para provocar un desbordamiento). Elevadísima ocupación de las zonas potencialmente inundables (riberas de ríos, llanuras de inundación y zonas costeras; ya que son zonas muy fértiles y muy aptas para la realización de construcciones y vías de comunicación, al ser zonas llanas, menor costo). Todo ello eleva cuantiosamente los factores de exposición y vulnerabilidad. (Nota: un buen ejemplo de ello lo constituyen nuestras ramblas, cauces de torrentes habitualmente secos y sobre los que con frecuencia se construyen viviendas cuando no pueblos, se instalan fábricas, se ubican vertederos y se crean vías de comunicación). Elevado grado de deforestación producido por sobrepastoreo, prácticas agrícolas agresivas e inadecuadas, que han conducido a amplia deforestación del territorio nacional, particularmente en el sureste y levante español (región de Murcia, especialmente sensible en la zona Norte de Puerto Lumbreras) DAÑOS Y CONSECUENCIAS DE LAS AVENIDAS. Pérdidas de vidas humanas. Daños en vías de comunicación. Daños en la infraestructura de abastecimiento y saneamiento de aguas. Daños en la infraestructura urbana. Daños en el suministro de energía. Daños en la infraestructura de riego y drenaje. Daños en las telecomunicaciones. 29 Daños en las industrias. Daños en las explotaciones agropecuarias. Con mucha frecuencia en nuestra región se dan inundaciones que responden a fenómenos meteorológicos tales como la gota fría o a sistemas convectivos. PREDICCIÓN DE LOS RIESGOS POR INUNDACIONES. Las medidas de predicción se basan en la medición y observación de la evolución de las variables meteorológicas de forma continua. Actualmente la predicción meteorológica alcanza buenos resultados a corto y medio plazo, de modo que es posible predecir con unos días de antelación la formación de grandes tormentas que pueden originar inundaciones. También son conocidos los tiempos de retorno para el riesgo en las zonas de mayor riesgo, así para Puerto Lumbreras se estima en unos 25 años el periodo de retorno para una inundación de gran magnitud (la última se produjo en Octubre de 1973, recordar la de 1957 y otras descritas en el libro de Juan Romera). Por último también se elaboran mapas de riesgo de las áreas potencialmente inundables, de acuerdo con datos históricos. PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN DE RIESGOS PRODUCIDOS POR INUNDACIONES. Se adoptan básicamente dos tipos de medidas: estructurales y no estructurales. Construcción de embalses escalonados que regulen la cuenca (laminación), de este modo se reducen los caudales punta y se produce un retraso temporal de ellos. Canalización por cauces amplios (sobre todo en zonas urbanas). Desviación del río cuando atraviese zonas de alto riesgo o de difícil ensanche. Reforestación de la cuenca hidrográfica y puesta en marcha de prácticas agrícolas de laboreo no agresivo “conservación del suelo”, (se favorece con ello la infiltración del agua, una mayor retención de la escorrentía, por tanto menor velocidad del agua, menor capacidad erosiva, menor transporte de carga sólida) con todo ello se evita la colmatación de los embalses, el aluvionamiento del río y la formación de arroyadas y torrentes caudalosos. Esta es probablemente con mucho la mejor medida preventiva. Sustitución de puentes que puedan servir de obstáculo a la corriente e incluso obstruirla. Medidas estructurales: Medidas no estructurales. Elaboración de mapas de riesgo. Ordenación del territorio, concretamente de las llanuras inundables a partir de los mapas de riesgo, evitando riesgos a poblaciones e industrias. Para ello se establecen tres zonas progresivamente menos sujetas a limitaciones de uso: - Zona de prohibición o zona de servidumbre. Zona de en torno a 5 metros que constituye el cauce de avenidas ordinarias; en ella está prohibida terminantemente la edificación de cualquier obra que pueda obstaculizar la corriente de agua. Hay que pedir permiso para plantar y no se permite edificar. - Zona de restricción o zona de policía. Zona de unos 100 metros que rodea a la anterior; sólo es ocupada por el agua en avenidas extraordinarias. En ella si bien es 30 posible construir, es necesario el permiso de la Confederación Hidrográfica correspondiente. - Zona de precaución o zona inundable. Zona teórica que quedaría inundada por crecidas con un periodo de retorno de 500 años. No se establecen ningún tipo de limitaciones para ellas, si bien se ha de informar a los propietarios de los niveles que puede alcanzar el agua. Sistemas de alarma, para el conocimiento anticipado de las avenidas y la adopción de medidas urgentes (en España el S.A.I.H.) Programas de Protección Civil encargados de la evacuación de la población amenazada. Contratación de seguros. El riesgo de inundaciones en España. Protección Civil ha catalogado en España 1400 puntos negros con un alto índice de riesgos y pérdidas sufridas en vida y bienes. Estos puntos han sido clasificados en cuatro niveles por su frecuencia y peligrosidad: Zona levantina. Altas precipitaciones en poco tiempo. Áreas muy deforestadas de pendientes pronunciadas y de materiales deleznables. Ríos con carga sólida muy elevada. Vertiente Sur de los Pirineos. Sometida a fuertes precipitaciones y efectos del deshielo. Rocas menos erosionables y cubierta vegetal desarrollada, sobre pendientes acusadas pero con menor erosionabilidad. Los ríos están bien regulados. Los efectos de las inundaciones son menores que en Levante. Litoral Cantábrico y País Vasco. Redes fluviales poco jerarquizadas, valles estrechos y profundos, poblaciones ribereñas cerca del cauce. Zonas con desbordamientos permanentes debidos a grandes ríos. Son zonas en torno al Guadalquivir, Ebro, etc. Existe una regulación de las avenidas mediante embalses y canalizaciones. 11.2. RIESGO POR GOTA FRÍA. Es este un riesgo de tormenta que caracteriza particularmente a la zona levantina y mediterránea española. Consiste en un embolsamiento de aire frío en las capas altas de la atmósfera, en situación de pantano barométrico (producida por un estrangulamiento de la corriente en chorro, en latitudes inhabitualmente bajas). En esta situación, si se combina con vientos húmedos y cálidos procedentes del mar (situación que con frecuencia ocurre en los meses de septiembre y octubre, esta masa de aire procedente del mar puede ser sometida a sobreenfriamiento produciendo de este modo abundantes precipitaciones, que se pueden realimentar con la nueva afluencia de aire húmedo y cálido procedente del mar. Se pueden producir precipitaciones de hasta 200 y 300 litros m 2. que dan lugar con frecuencia a inundaciones catastróficas. Las zonas más susceptibles de este riesgo son: todo el levante Español, Andalucía Oriental, Baleares, Cataluña y parte de Aragón El fenómeno de gota fría puede ser detectado por los observatorios meteorológicos y la red de satélites con dos o tres días de antelación, lo cual permite la puesta en marcha de mecanismos preventivos de protección civil. Todas las medidas preventivas coinciden con las definidas con carácter general para las inundaciones. 31 11.3. RIESGOS POR MOVIMIENTOS DEL TERRENO. DESLIZAMIENTOS DE LADERA, DESPRENDIMIENTOS, SUBSIDENCIAS, EXPANSIVIDAD Y MOVIMIENTOS DE DUNAS. Como consecuencia de la acción erosiva sobre los materiales de la corteza terrestre, estos pueden quedar en un equilibrio inestable, de modo que como consecuencia de la acción de la gravedad pueden dar lugar a alguno de los siguientes fenómenos: RIESGOS POR DESLIZAMIENTOS DE LADERAS. a) Desprendimientos. Son caídas de forma libre de trozos de rocas. Originan la formación de canchales a los pies de las laderas. El agente causante suele ser la gelifracción, procesos erosivos que inestabilizan la pendiente (erosión lateral de arroyos y ríos) o la construcción de infraestructuras tales como carreteras, vías de ferrocarril, canteras, etc.) b) Deslizamientos. En ellos la trayectoria de los materiales en movimiento no es aérea, sino que los materiales resbalan unos sobre otros de forma ordenada y sin entremezclarse a favor de superficies de rotura. Se habla de desplazamientos planos cuando el movimiento sigue un plano paralelo al talud y rotacionales cuando la superficie de rotura es curva. Las arcillas allí donde se encuentran juegan un papel importante en casi todos los deslizamientos, ya que al empaparse estas de agua se deslizan por si mismas o actúan de material lubricante, sirviendo para el despegue y deslizamiento de otros materiales. c) Avalanchas. Son movimientos muy rápidos de masas de tierra y fragmentos de roca de tamaños variados, entremezclándose todos ellos. Son propensos a este tipo de riesgos, los coluviones y los till glaciares. También pueden estar incluidas en esta categoría los arrastres torrenciales e incluso las avalanchas de nieve. d) Flujos. Movimientos de materiales sueltos, como por ej. Materiales de coluvión (depósitos de los ríos) o loess (depósitos del viento), que se comportan como fluidos debido al agua que los empapa. Las arcillas saturadas de agua tienen un alto poder deslizante (se deslizan con tan sólo un 1% de pendiente). Distintos fenómenos están incluidos dentro de este fenómeno; por ej. “las coladas de barro” (flujos de material muy fino “arcillas”, empapado de agua y capaz de desplazarse a varios metros por segundo), “los lahares”, flujos de lodo formados al descongelarse la nieve de un volcán al iniciar este su actividad, el fenómeno llamado “crep o reptación”, en el cual todo un suelo se desliza a favor de una ladera, al empaparse este de agua, dicho movimiento queda patente en la curvatura de los troncos de los árboles o en la inclinación de postes y vallas. PREDICCIÓN Y PREVENCIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE LADERAS. Las medidas predictivas se basan en la elaboración de mapas de riesgo, estudiando los factores o condiciones que lo favorecen o impiden. a) Factores que favorecen el riesgo. Aumento de la escorrentía, del nivel del agua o cambios frecuentes del nivel freático. Pendientes fuertes, materiales no consolidados, existencia de fracturas en el terreno, alternancia de estratos de distinta permeabilidad. Alternancia de épocas de lluvias y deshielo, situaciones tormentosas. Ausencia de cobertera vegetal. 32 Intervención del hombre, socavando las bases de las pendientes, abriendo taludes, con las labores mineras, acumulando escombros, y realizando terraplenados y desmontes. En general todas las obras públicas acompañadas de movimientos de tierra afectan bien al equilibrio de los materiales, bien a la red de drenaje y de circulación de aguas. b) Factores que impiden el riesgo. Existencia de vegetación fuertemente enraizada. Reforestación. Existencia de materiales cohesionados. Terrenos llanos o de pendientes suaves. Las medidas preventivas y correctoras son básicamente de carácter estructural, y se basan en dispositivos que retengan los materiales o eviten la erosión. Consisten en: Cartografía de riesgos. Realización de obras de drenaje que disminuyan la escorrentía, el encharcamiento y la erosión hídrica. Construcción de muros, contrafuertes, anclajes o mallas para retener los materiales en las laderas. Modificación de la pendiente del terreno mediante aterrazamientos o rellenos de materiales. Aumento de la resistencia del terreno, inyectando materiales o instalando barras de acero. Revegetación de laderas, aumentando la retención hídrica y disminuyendo la escorrentía y la erosión (especialmente eficaces son las especies ávidas por el agua como el eucalipto). Medidas de protección civil Este tipo de riesgo afecta fundamentalmente a la red de carreteras, ferrocarriles y otras obras de ingeniería. A veces afecta a núcleos urbanos, en cuyo caso origina la pérdida de vidas. RIESGO POR SUBSIDENCIA Este tipo de riesgo afecta esencialmente a las áreas cársticas (regiones constituidas por roca caliza o por yesos). Son amplias áreas de la corteza terrestre; que en España llegan a ser 1/5 de la superficie peninsular. El fenómeno de hundimiento es llamado subsidencia si se produce de forma lenta o colapso si el derrumbamiento es rápido. Ambos fenómenos consisten en el asentamiento de los materiales debido a la remoción de los materiales sobre los que se asientan. El fenómeno que conduce a la disolución de la roca es llamado carstificación, y es llevado a cabo lentamente sobre calizas y dolomías de forma lenta y progresiva por el agua de lluvia de acuerdo con la siguiente reacción: CaCO3 + H2CO3 Ca+2 + 2 HCO3- De acuerdo con esta reacción en las partes más elevadas de los macizos cársticos se forman lapiaces y lenares en las áreas por las que discurre el agua, los cuales evolucionan a torcas, dolinas, poljes, úvalas, etc. Asimismo el agua al infiltrarse da lugar a conductos 33 verticales, y horizontales (simas, cuevas). Cuando la tasa de disolución es muy alta el techo de las cavidades excavadas puede venirse abajo. Aunque de otra naturaleza también son de gran interés los hundimientos debidos a reasentamientos del terreno en zonas sometidas a una explotación intensiva de los acuíferos. Al descender el nivel freático se produce una compactación de los granos de mineral, de modo que por un lado se pierde parte de la capacidad de almacén del acuífero, y de otro lado y mucho más importante, ceden los estratos superiores al reasentarse produciendo grietas en los edificios, e incluso derribándolos. Un buen ejemplo de este problema lo tenemos en amplias zonas de nuestra región. También dan lugar a fenómenos de subsidencia o colapsos: La disolución de yesos causado por fugas de agua en canales y conducciones. Las extracciones de petróleo, gas natural y las extracciones mineras PREDICCIÓN Y O PREVENCIÓN DE LOS HUNDIMIENTOS. Ya que es imposible predecir el momento en que se producirán desprendimiento, únicamente se puede actuar con medidas preventivas conducentes a cartografiar las zonas sometidas a riesgo, a fin de tomar medidas de ordenamiento del territorio. EL RIESGO DE SUBSIDENCIA EN ESPAÑA Y EN MURCIA Tanto en Murcia como en el resto de España, la minería y la karstificación son los procesos más significativos. En la Región de Murcia el riesgo por subsidencia es moderado en las zonas de la costa ligadas a antiguas explotaciones mineras (Cartagena-La Unión, Mazarrón) y en las sierras carbonatadas del centro y norte con desarrollo de procesos cársticos (Revolcadores...).En los alrededores de la ciudad (Algezares, Los Garres...) también hay procesos cársticos pero, en este caso, asociado a yesos (como ocurre en Zaragoza, que tiene problemas con el trazado del AVE). RIESGO POR SUELOS EXPANSIVOS Fenómeno que tiene lugar básicamente en las arcillas y los yesos. El riesgo deriva de la capacidad de estos materiales de aumentar de volumen al absorber agua (cuando la humedad es alta), de este modo el terreno se expande; sin embargo cuando la humedad vuelve a ser baja (el agua se deseca), las arcillas se retraen cuarteándose. El fenómeno puede ser debido a la alternancia de periodos de lluvias o sequías, o puede ser inducido por la sobreexplotación de acuíferos, el exceso de riego o por fugas en cañerías. El hinchamiento por hidratación, seguido del agrietamiento por retracción produce: Perdida de asentamiento en los cimientos y muros de los edificios. Deterioro de los taludes. Rotura de cañerías y drenajes. Deformación de pavimentos y aceras. Predicción y prevención del riesgo de expansión de suelos. La predicción se basa en la observación de señales en el terreno Barro pegajoso. Grietas y/o huellas visibles. 34 Suelos de coloración grisácea o amarillenta (arcillas, margas, margas yesíferas, etc.) Conocimiento geotectónico del suelo, del clima, de la irrigación de la vegetación, de la pendiente, el drenaje y las construcciones. La prevención se basa en la aplicación de medidas de carácter estructural (sobre cimentación, materiales a utilizar, etc.) y la ordenación del territorio con restricciones de uso. El riesgo de expansión de los suelos en España. Los terrenos arcillosos representan 1/3 de la superficie de España, viniendo a coincidir con las principales cuencas terciarias, depresiones del Ebro y Guadalquivir, depresiones de la zona Centro y León, y todas las cuencas terciarias de la zona sur de Murcia y Almería (Depresión del río Segura, Zona del Guadalentín, Vera, Tabernas, Guadix, Granada, etc.). 12.- EL SISTEMA LITORAL. 12.1. Introducción. El sistema litoral es la región donde la interacción entre la actividad humana y el ecosistema marino es más estrecha. Constituye la zona de intercambio por excelencia entre continente y océano. Los ecosistemas costeros, afectados por aportes continentales y por procesos físicos de alta energía (olas, vientos, mareas y corrientes), se caracterizan por una elevada productividad biológica, una dinámica sedimentaria muy activa y unas transformaciones químicas muy intensas y dinámicas. En la zona litoral, las interacciones entre la tierra, el mar y la atmósfera son muy acentuadas. Todo tipo de aportes, de naturaleza y composición diversa modifican su circulación y su estructura, así como la calidad del agua. El sistema litoral es la región marina más afectada por la acción directa del hombre: alteraciones de la línea de costa y de la circulación por la construcción de nuevas estructuras (puertos, diques, etc.), modificaciones del fondo mediante drenajes, modificaciones de los depósitos de playa por cambios en la dinámica de la arena (causadas por diques, presas, regeneraciones, etc.), establecimiento de instalaciones de acuicultura, descarga de aguas residuales, etc. Además, en la costa es donde el impacto de la contaminación y la eutrofización son más directos y más intensos. Es a través del litoral, y por medio de la circulación y el intercambio constante de masas caracteriza por una elevada heterogeneidad espaciotemporal, consecuencia de una gran variabilidad hidrodinámica, sedimentológica y morfológica que produce una extraordinaria diversidad de hábitats. Además, en la zona litoral, el ecosistema pelágico y bentónico están muy próximos, con lo cual muchas especies pasan parte de sus ciclos de vida en un sistema o en el otro. 12.2. Formación y morfología costera. Debido a la actuación de los agentes y factores litorales se genera una dinámica que conduce a la aparición tanto de formas de erosión como de formas de acumulación características de estas zonas. a) Formas de erosión Las olas son los principales agentes erosivos del litoral. Su efecto es doble, interviene no sólo la potente fuerza de la masa de agua, sino también el continuo roce y golpeteo de los materiales arrastrados por las olas. De forma general las olas actúan: 35 a) Comprimiendo el aire contra las rocas. Esta compresión, que puede llegar a alcanzar presiones superiores a 30 Tm/m2, es mayor cuanto más fracturada esté la roca y menor en rocas masivas y poco fracturadas. b) Produciendo corrosión. Las olas pueden pulir o fragmentar los materiales, debido a su efecto metralla (roce y golpeteo de los materiales arrastrados por las olas). Estos materiales pueden acumularse formando playas u otras formas de acumulación o ser arrastrados hacia otras zonas. c) Produciendo un efecto químico sobre los materiales, por ejemplo, disolviéndolos, hidratándolos, etc. Entre ellas, nos encontramos tanto formaciones heredadas, como por ejemplo las rías y los fiordos, que se originan por inundación de antiguos valles fluviales o glaciares, o propias que son debidas a la actuación de agentes costeros, como el viento, mareas, fenómenos de ladera, etc. Entre estas últimas nos encontramos con los acantilados y las plataformas de abrasión. La formación y el desarrollo de los acantilados depende, entre otros factores, de su inclinación, su grado de fracturación, las rocas que lo formen, etc. El oleaje golpea la base del acantilado, de esta forma se origina un socavón en su parte inferior que da lugar a derrumbamientos y desplomes de material rocoso de la parte superior, cuyos cascotes actúan como metralla y acentúan la acción erosiva de esa zona. Así se produce el retroceso del acantilado, que deja tras de sí una superficie denominada plataforma de abrasión. b) Formas de acumulación Los materiales procedentes de la erosión o algunos depósitos fluviales en su desembocadura son transportados por el oleaje, las corrientes marinas y las mareas, depositándose finalmente en zonas tranquilas y protegidas de las costas bajas. Existe gran variedad de formas debidas a estos procesos de sedimentación. Entre ellas destacamos las siguientes: a) Playa. Se forman por la acumulación de materiales detríticos finos en la línea de costa. En ellas podemos distinguir las siguientes partes: la más próxima al continente suele ser un acantilado o zona de dunas, seguida por una playa interna (que sólo se inunda en época de mareas altas o fuertes tormentas), a continuación aparece un resalte, al que sigue una playa externa (que se sitúa en la zona delimitada por la marea alta y la marea baja o zona interdial) y por último una playa sumergida continuamente. 36 b) Cordón litoral (o barra). Se origina por depósitos longitudinales de materiales paralelos a la costa que dejan un brazo de mar entre ambos. Cuando un cordón litoral arenoso une las dos partes salientes de una bahía se forma una albufera. c) Tómbolo. Es una acumulación arenosa que une la costa con una isla próxima. d) Flechas litorales. Se originan por la acumulación de materiales en puntos salientes de la costa. 37 e) Deltas y estuarios. Son formas de interfase marino-fluvial (estuario: entrada del mar en la costa al invadir la desembocadura de un río, suelen ser ríos que llevan pocos sedimentos o bien las corrientes marinas son tan fuertes que transportan lejos de la desembocadura los sedimentos; delta: se forma en las desembocaduras de ríos por la acumulación de materiales hasta formar la penetración de tierra en el mar, al contrario que en el estuario el río lleva muchos sedimentos o las corrientes marinas son débiles en la zona por lo que no transportan lejos los sedimentos que se acumulan). 12.3. HUMEDALES COSTEROS, ARRECIFES Y MANGLARES. a) Humedales costeros: Marismas, marjales, lagunas y albuferas. Son terrenos bajos y pantanosos, situados muchas veces en zonas de desembocaduras fluviales, que son inundados por el agua del mar en las mareas altas. Marismas. Son áreas de topografía plana situadas cerca del mar y que suelen sufrir inundaciones periódicas del mar. Suelen encontrarse en desembocaduras de ríos, donde la formación de barras de arena delimita zonas de perfil cambiante que provoca la inundación ocasional. (Marismas del Guadalquivir, Coto de Doñana). Marjales. Albuferas. Cuando las barras de arena se desarrollan demasiado pueden llegar a cerrarse creando una cuenca en la que no se aprecia la acción del oleaje, mareas y corrientes. Son Albuferas o Lagoones. (Albufera Valenciana). Lagunas (Mar Menor). Se originó a partir del cierre de una gran depresión por procesos litorales de depósito de arenas sobre basamento rocosos (areniscas calcáreas y afloramientos volcánicos) La barra arenosa se ve interrumpida por canales o golas. Salinas. b) Arrecifes Son formaciones producidas por pólipos de cnidarios. Los corales, a pesar de su pequeño tamaño, tienen una enorme capacidad constructora. Los arrecifes coralinos no son otra cosa que los esqueletos externos de innumerables pólipos que viven formando colonias. Son típicos de los mares trópico-ecuatoriales de aguas cálidas (de más de 18º C) muy limpias y oxigenadas, es decir, muy movidas, y sobre suelos poco profundos. Se encuentran en la costa este de los mares cálidos, ya que la oeste suele ser más fría debido a las corrientes. Los corales viven en simbiosis con las algas, las zooxantelas. No se conoce con exactitud la relación que hay entre ambas, pero parece que las algas proporcionan alimento (y color) al 38 arrecife. En estos ecosistemas se desarrollan gran cantidad de seres vivos (se calcula que un tercio de las especies marinas). Además tiene una gran productividad biológica. Existen tres tipos de arrecifes: Los costeros, muy cercanos a la línea de costa y poco extensos. Los de barrera, algo más alejados y de gran tamaño. Los atolones, de forma circular y se apoyan en una isla sumergida. Al emerger, suelen dar a las islas susceptibles de ser colonizadas por el ser humano. En la actualidad, los arrecifes coralinos sufren lo que se conoce como “blanqueado”, un fenómeno que consiste en la muerte de las algas zooxantelas simbióticas y que puede llevar a la desaparición del arrecife. Su origen se encuentra en la turbidez de las aguas o en su calentamiento. En más de la mitad de las áreas que presentan arrecifes coralinos, estos están gravemente amenazados. c) Manglares. Son bosques semisumergidos que se encuentran en zonas trópicoecuatoriales. Están constituidos fundamentalmente por el mangle (Rizophora mangle), del que existen más de cincuenta especies entre árboles y arbustos. Los árboles miden unos cuatro metros de altura y disponen de numerosas raíces acuáticas, que les confieren estabilidad suficiente como para mantenerse en pie sobre el suelo cenagoso, de color negro debido a la riqueza de materia orgánica y la abundancia de bacterias. Los manglares constituyen ecosistemas muy importantes por su gran biodiversidad. En este medio habitan numerosas especies animales, tanto acuáticas (peces, crustáceos, moluscos,…) además, lo intrincado de sus raíces hace que sean un medio idóneo para la cría y el desarrollo de numerosas especies que encuentran en el alimento y protección en las primeras etapas de su vida. Los impactos más graves que sufren los manglares son la tala para el cultivo de langostinos y camarones, la sobreexplotación maderera, la desecación para la obtención de suelos agrícolas y la pérdida de aportes de aguas dulces. Todo esto hace que, en la actualidad, estos ecosistemas se encuentren en acelerada regresión. 39 12.4 RECURSOS COSTEROS E IMPACTOS DERIVADOS DE SU EXPLOTACIÓN. Las zonas costeras son las más densamente pobladas del planeta, ya que aproximadamente un 37% de la población mundial habita a menos de 60 Km. de las mismas. La presión ejercida por la superpoblación junto con las actividades humanas (pesca, transporte, actividades recreativas…) son la causa de las numerosas agresiones que estas zonas padecen. Esta superpoblación es debida a la gran cantidad de recursos susceptibles de ser aprovechados que presentan las zonas costeras como: recursos alimenticios recursos minerales, energéticos recursos hídricos recursos recreativos recursos ecológicos recursos educativos recursos de transporte y comunicación. Entre los recursos alimenticios tenemos la pesca, la acuicultura que comenzó con la cría de marisco de alto precio (langostino, centollo, bogavante, ostras…) y en la actualidad ya se crían diversas especies de peces (salmón, dorada, lubina…) y las algas además de alimento se pueden obtener diversidad de productos (cosméticos, medicinales, industriales, compost…). Entre los recursos minerales tenemos minerales metálicos que se concentran en playas como el estaño y el oro y minerales no metálicos como la sal común (para alimentación sobre todo), fosfatos y nitratos (abonos) que se obtienen de los excrementos de las aves marinas llamados guano y por último, se extraen arenas, gravas, bloques para usarlos como materiales de construcción. Entre los recursos energéticos tenemos la energía eólica, mareomotriz, y yacimientos de carbón y petróleo (abundantes plataformas petrolíferas marinas). La escasez de agua dulce 40 hace que en muchos lugares se contemple el agua salada como recurso hídrico tras la desalación. Recurso recreativo: destacar el importante turismo en las zonas costeras para baño, sol, surf, natación, submarinismo, pesca, navegación… (En España supone una fuente importantísima de ingresos que, en parte, compensan nuestra balanza comercial negativa). Recurso ecológico y educativo: además del valor paisajístico del litoral, la variedad y singularidad de sus ecosistemas merece ser conservada y preservada. Para la divulgación de los valores ambientales de estas zonas hay centros de interpretación, itinerarios didácticos y aulas de naturaleza. Medio de comunicación y transporte: el medio marino mueve gran cantidad de mercancías y pasajeros, pudiendo haber por ejemplo accidente de petroleros. La Unión Europea pretende impulsar el transporte marítimo de mercancías para descongestionar las carreteras, además se consume menos energía por unidad de masa transportada, gracias a la enorme cantidad de mercancías que pueden almacenar los buques. IMPACTOS DERIVADOS DE LA EXPLOTACION DE LOS RECURSOS COSTEROS Debido a la gran cantidad de recursos que poseen, las zonas litorales soportan una alta densidad de población, por lo que sufren una serie de impactos ambientales. Destacamos; la contaminación (incluida eutrofización) las bioinvasiones, la sobreexplotación, la intrusión salina los impactos paisajísticos. La contaminación de las zonas litorales se puede producir por varias causas como el vertido de residuos de las ciudades costeras, la desembocadura de ríos cuyas aguas han sido contaminadas en tramos anteriores, vertidos industriales o mineros de instalaciones próximas al litoral, vertidos de petróleo ya sea por accidentes o por el lavado de los barcos. La naturaleza de los contaminantes puede ser muy variada como materia orgánica, nitratos, fosfatos, hidrocarburos, metales pesados… En aguas tranquilas del litoral (albuferas, ensenadas…) se puede producir eutrofización (es un caso especial de contaminación) sobre todo por fosfatos y nitratos. Las bioinvasiones se trata de la introducción de ejemplares de especies exóticas en ecosistemas diferentes de aquellos de los que son originarias, si se reproducen en importante cantidad ponen en peligro a numerosas especies autóctonas (las especies bioinvasoras no tienen en el sitio invadido depredadores que los conozcan y compiten con las especies autóctonas por el alimento). Las bioinvasiones se ven favorecidas por los transportes marítimos ya que los bioinvasores vienen pegados en la base del barco o en el agua que utiliza el barco de lastre (las bioinvasiones más importantes son las originadas por la limpieza de las aguas utilizadas como lastre por los barcos cuando circulan libres de carga). Entre las más conocidas y peligrosas tenemos el mejillón cebra (puede remontar ríos por ejemplo está en el Ebro y si se produjera el trasvase Ebro–Segura ocasionaría desastres en el regadío agrícola como mangueras taponadas) capaz de taponar los conductos de alcantarillado, tomas de agua… , el alga Caulerpa (muy abundante ahora en nuestras costas y en el Mar Menor) que con su rápido desarrollo hace desaparecer la flora autóctona que 41 daba alimento y cobijo a organismos marinos y por último, algas unicelulares que dan lugar a las conocidas mareas rojas que producen toxinas que envenenan a muchos organismos. La sobreexplotación es muy frecuente, sobre todo en la pesca, que ha hecho que, en algunas zonas, se haya tenido que establecer limitaciones y prohibir cierto tipo de capturas, en algunas zonas pesqueras se llevan a cabo paradas biológicas (prohibición temporal de captura) de unos dos meses de duración (coincidentes con la época de reproducción) con el fin de recuperar las poblaciones de peces. La intrusión salina se refiere a la entrada de agua marina en los acuíferos cercanos a la costa, degradando la calidad de las aguas subterráneas, inutilizándola para su uso. Por ejemplo, en nuestra zona, la sobreexplotación de los acuíferos por la agricultura ha producido la intrusión salina y el agua de los pozos está salinizada y ya no es apta para el consumo. Los impactos paisajísticos son muy frecuentes en las zonas litorales turísticas, a causa sobre todo de la construcción de hoteles y grandes bloques de apartamentos (la ley de costas actual ha llegado tarde, cuando el mal ya estaba hecho, las construcciones turísticas eligen, además, las zonas más bellas que al final desaparecen bajo el hormigón). 42 1. El ecosistema: componentes e interrelaciones. 1.1 El ecosistema. Concepto de Biosfera, Ecosfera y Ecosistema 1.2. Componentes bióticos y abióticos 1.2.1. Concepto de Biotopo y Biocenosis 1.2.2. Cite los factores físico-químicos de los Biotopos. 1.2.3. Cite los componentes de la Biocenosis (Población y Comunidad). 1.3. Interrelaciones de los componentes de un ecosistema 1.3.1. Relaciones intraespecíficas. Concepto y ejemplos. 1.3.2. Relaciones interespecíficas: Concepto y ejemplos (Mutualismo, Simbiosis, Inquilinismo, Antibiosis Parasitismo, Depredación y Competición). 2. Los biomas terrestres y acuáticos. (Concepto) 3. Ejemplos de algunos ecosistemas significativos de la Región de Murcia. 3.1. Ecosistema litoral: Calblanque. 3.2. Ecosistema de bosque medio: Sierra Espuña. 3.3. Ecosistema desértico: Gevas. 3.4. Ecosistema de río: Cañaverosa. 3.5. Ecosistema de rambla: Rambla Salada. 3.6. Ecosistema de estepa: el Altiplano. 4. Relaciones tróficas entre los organismos de los ecosistemas. 4.1. Niveles tróficos 4.1.1. Productores. 4.1.2. Consumidores: primarios, secundarios... 4.1.3. Descomponedores. 4.2. Cadenas y redes tróficas 4.2.1. Concepto y ejemplos. 5. Biomasa y producción biológica. 5.1. Conceptos de Biomasa, Producción primaria, Producción secundaria y Productividad. 6. Representación gráfica e interpretación de las relaciones tróficas en un ecosistema 6.1. Pirámides tróficas o ecológicas: Pirámides de número, biomasa y energía (producción). 7. Los ciclos biogeoquímicos del oxígeno, carbono, nitrógeno, fósforo y azufre 7.1. Ciclo de la materia. Los ciclos biogeoquímicos: O, C, N, P y S. 8. El ecosistema en el tiempo: sucesión, autorregulación y regresión 8.1. Concepto de sucesión. 8.2. Tipos: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax (autorregulación). Regresión. 8.3. Características de las sucesiones. 1 9. Impactos sobre la biosfera: deforestación y pérdida de biodiversidad 9.1. Deforestación. Concepto. Causas y consecuencias. 9.2. La pérdida mundial de la biodiversidad 9.2.1. Concepto de biodiversidad 9.2.2. Importancia de la biodiversidad 9.2.3. Causas de la pérdida de biodiversidad: a) deterioro y fragmentación de los hábitats naturales; b) introducción de especies exóticas; c) excesiva presión explotadora sobre algunas especies; d) Contaminación de suelos, agua y atmósfera; e) cambio climático; f) industrialización e intensificación de las prácticas agrícolas y forestales. 2 NUEVA COORDINACIÓN Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia energética de unos organismos a otros en forma de alimento. (Junio 2012) a. En la red trófica representada, distinga dos cadenas tróficas, una de tres eslabones y otra de cuatro, y razone en cuál de ellas recibirá más energía el último eslabón (0.8 puntos). b. Defina los conceptos de productor y consumidor, y clasifique en uno u otro grupo a los diferentes organismos de la red trófica (0.8 puntos). c. Explique qué consecuencias tendría, en dicha red trófica, la desaparición de los productores. Explique también que consecuencias tendría la desaparición de los carnívoros finales (0.4 puntos). Describa el ciclo biogeoquímico del fósforo (2 puntos). (Junio, 2012) Defina los siguientes términos: biosfera, población, ecosistema, biotopo (1.4 puntos). Cite tres ecosistemas significativos de la las Región de Murcia y describa las principales características de uno de ellos. (0.6 puntos). (Septiembre, 2011) En el estudio de una cadena trófica se obtuvo el siguiente número de organismos de cada nivel trófico: productores, 1; consumidores primarios, 100; consumidores secundarios, 20; consumidores terciarios, 2. (Junio, 2011) 1. Realice una pirámide de números para representar esta cadena trófica (0.6 puntos). 2. Explique el papel del organismo productor (0.6 puntos). 3. Indique una especie posible para cada uno de los niveles tróficos de esta cadena (0.8 puntos). 3 3 PUNTOS Desarrolle el concepto de ecosistema: sus componentes, cómo circula la materia y la energía y como se estructura. (Murcia, Junio de 2000). Describa el flujo de la energía en los ecosistemas indicando: La estructuración de los distintos tipos de organismos. La eficiencia de la transferencia de energía por los distintos niveles y su representación gráfica. Relaciones tróficas. Niveles tróficos y cadenas alimentarias. Eficiencia ecológica: concepto y modos de representación. (Murcia, Septiembre de 2005). La relación entre la primera ley de la termodinámica (“la energía ni se crea ni se destruye sino que se trasforma”) y la generalización empírica del aprovechamiento del 10 % de la energía de un nivel trófico al siguiente. (Murcia, Septiembre de 2003) El flujo de energía entre los niveles tróficos y la eficiencia del 10 %. Describa dicho flujo, sus causas y sus consecuencias. (Murcia, Junio de 2002). Explique el flujo de energía a través de las cadenas alimenticias en los ecosistemas. (Murcia, Septiembre de 1998). Describa el ciclo biogeoquímico del Nitrógeno. (Murcia, Septiembre de 2002). El ciclo biogeoquímico del nitrógeno. (Murcia, Junio de 2005) Describa el ciclo del Nitrógeno. (Murcia, Junio de 1996). Describa el ciclo biogeoquímico del fósforo. (Murcia, Junio de 1999). El ciclo del carbono (haga un esquema). (Murcia, Junio de 2006) Describa el ciclo biogeoquímico del carbono. (Murcia, Junio de 2003) Sucesiones: Concepto, características y tipos de sucesiones. Comunidad clímax. Regresión. (Murcia, Junio de 2007) Describa el fenómeno de sucesión en un ecosistema (Murcia, Septiembre de 2001). Dinámica de los ecosistemas en el tiempo: Sucesiones. Tendencias en las características estructurales y funcionales de los ecosistemas. Comunidad clímax. (Murcia, Septiembre de 1999). Observe el dibujo con detenimiento y describa el proceso medioambiental que representa. (Murcia, Septiembre de 1996). “La población humana mundial no puede mantener indefinidamente un crecimiento exponencial”. Explique las razones en que se basa esta regla definiendo el concepto de capacidad de carga y resistencia ambiental y explicando por que el crecimiento de las poblaciones es de tipo logístico (curva en forma de S). (Murcia, Junio de 2003). Describa la Resistencia ambiental y las interacciones interespecíficas de Competencia, Depredación y Parasitismo enfatizando su función como factores extrínsecos de resistencia ambiental que regulan el tamaño de las poblaciones. (Murcia, Junio de 1999). Dinámica de las poblaciones. Conceptos básicos: 1) El tamaño de las poblaciones (tasa de natalidad, tasa de mortalidad, tasa de crecimiento). 2) Potencial biótico de una población: Concepto de potencial biótico, resistencia ambiental y capacidad de carga 4 del ecosistema. Especies con potencial biótico alto y bajo. Ejemplos. (Murcia, Septiembre de 2008) Dinámica de poblaciones: 1) Factores que regulan el tamaño de una población: Intrínsecos y extrínsecos (abióticos y bióticos). 2) Factores abióticos: concepto, límite de tolerancia, valencia ecológica, especies eurioicas y estenoicas. 3) Factores bióticos: Relaciones intraespecíficas (concepto, competencia y asociaciones intraespecíficas) e interespecíficas (concepto y tipos). (Murcia, Junio de 2008) Factores extrínsecos e intrínsecos que determinan el tamaño de las poblaciones biológicas. (Murcia, Septiembre de 2000). Factores que limitan la producción primaria. (Murcia, Septiembre de 1997). Explique qué es la Biodiversidad, su importancia y el impacto de su disminución. (Murcia, Junio de 2001) 1 PUNTO El diagrama ejemplifica la teoría llamada de sistemas. Indique si es un sistema cerrado o abierto, razonando su respuesta (Murcia, Junio de 2003). Energía solar Alfalfa Conejo Hombre Calor Teniendo en cuenta la Teoría de Sistemas, explique por qué el flujo de la energía a través de un ecosistema se considera un sistema abierto. (Murcia, Septiembre de 2001) La figura representa una red trófica hipotética. Los nombres de los organismos se han reemplazado por letras. A y B son productores. Agrupe las letras por niveles de la siguiente manera: Organismos que ocupan solamente el primer nivel trófico. Organismos que ocupan solamente el segundo nivel trófico. Organismos que ocupan solamente el tercer nivel trófico. Organismos que ocupan solamente el cuarto nivel trófico. Organismos que ocupan más de un nivel trófico. Indique a que tipo de seres vivos pertenecen mayoritariamente los productores primarios de los océanos. Considerando la respuesta anterior, el mar probablemente no podrá ser un almacén del cual las futuras generaciones obtengan sus alimentos. ¿Por qué?. (Murcia, Septiembre de 1996) 1) Concepto de biomasa. ¿En qué unidades se puede medir?; 2) Concepto de Productividad. ¿Para qué se utiliza?. (Murcia, Junio de 2007) Concepto de “producción primaria” en una cadena trófica y factores limitantes de la misma. (Murcia, Junio de 2005) Suponga que la producción diaria bruta en el campo de Cartagena es de 4 g C/m 2, su biomasa total de 2 Kg C/m2 y su gasto diario de mantenimiento de 2 g C/m 2, mientras que en una zona arbolada del centro o norte de la provincia de Murcia la producción bruta es de 6 g C/m2, su biomasa total de 12 Kg C/m2 y su gasto respiratorio de 5 g C/m2. 1. Calcule y compare las producciones netas. 2. ¿Cuál de los dos ecosistemas 5 tendrá una productividad mayor? ¿De cuál de los dos se puede obtener alimentos con el menor deterioro posible? Razone su respuesta. (Murcia, Junio de 2008) En la Huerta de Murcia la producción diaria bruta en de 6g C/ m2 y su biomasa total de 2 Kg.C/m2, mientras que su gasto respiratorio es de 3 g C/ m2. Por otro lado, en una zona boscosa de la sierra de Ricote la producción bruta es de 8.5 g C/ m2, el gasto respiratorio de 8 g C/ m2 y la biomasa de 18 Kg. C/ m2. Calcule y compare sus producciones netas y razone cuál de los dos ecosistemas tendrá mayor productividad. (Murcia, Septiembre de 2007) Un cultivo de lechugas tiene una biomasa de 3 Kg. de materia orgánica/m2/día y una producción de 6 gr. de materia orgánica/m 2/día. Calcule la productividad de dicho cultivo. Anualmente la producción de un ecosistema A es de 1,2 Kg./m2, siendo su biomasa de 30 Kg./m2. En otro ecosistema B la producción es 2,5 Kg./m2 y su biomasa de 2 Kg./m2. Explique cual de los dos ecosistemas es más productivo. (Murcia, Junio de 2003) (Murcia, Septiembre de 1997). La figura representa la pirámide de biomasa que se obtuvo del fitoplacton y zooplancton de un hábitat marino. Los números representan el peso seco en gr./m3. Explique 1) Como se construyen las pirámides de biomasa. 2) La razón de la pirámide invertida del ejemplo. (Murcia, Junio de 1999). o 21 4 zooplancton fitoplancton Al observar las siguientes PIRÁMIDES ECOLÓGICAS diga: a) de qué tipo de pirámides se trata, interpretando los datos de cada nivel trófico y comentando la información que aportan sobre la estructura del ecosistema; b) ¿En qué otras unidades se pueden expresar los niveles tróficos? ¿A qué tipo de pirámides corresponde? (Murcia, Septiembre de 2006) ¿Cuál cree que es la causa de que en un bosque exista una biomasa menor de mamíferos carnívoros que de herbívoras?. (Murcia, Junio de 2001) En un estudio de la cadena trófica de un roble se obtuvo el siguiente número de organismos en cada nivel trófico: Productores (1), Consumidores primarios (260000), Consumidores secundarios (40), Consumidores terciarios (3). Con estos datos a) Realice una pirámide de números para representar esta cadena trófica. a) Sugiera dos razones que pudieran explicar la gran diferencia en el número de consumidores primarios y secundarios. (Murcia, Septiembre de 2000). 6 Influencia y consecuencias ambientales de la industria y el transporte en el ciclo del nitrógeno. (Murcia, Septiembre de 2008) ¿Qué impacto global esperaría de la alteración del ciclo del carbono debido a la deforestación tropical masiva provocada por el hombre?. (Murcia, Junio de 1998). Describa brevemente los siguientes términos: bacteria desnitrificante, red trófica, comensalismo, resistencia ambiental. Explique el papel de los descomponedores en el ciclo del nitrógeno. (Murcia, Junio de 2000). Indique por qué las bacterias fijadoras del nitrógeno son vitales para el mantenimiento de la vida en la tierra. Asimismo, describa de que manera la actividad agrícola puede alterar el ciclo del nitrógeno. El esquema representa la distribución de las plantas litorales de un estanque de agua dulce. Si se mantienen las condiciones ambientales del ecosistema. ¿Sería posible que las plantas que ocupan la zona “a” poblasen la zona “d”. Razone su respuesta. ¿Con qué principio biológico relacionaría su respuesta?. (Murcia, Junio de 1998). La figura representa dos cadenas tróficas, a y b en las que los círculos representan los organismos implicados en las mismas. Indique cual de las dos redes cree que es más estable. Razone la respuesta. (Murcia, Septiembre de 1998). Explique por que en un cultivo agrícola la productividad es igual a uno mientras que en un bosque (comunidad clímax) es cero. (Murcia, Junio de 1997). Defina los siguientes términos: biosfera, población, comunidad (biocenosis), ecosistema. (Murcia, Junio de 1998). Describa brevemente: nicho ecológico, descomponedores y pirámides de edad. (Murcia, Septiembre de 1999). En el estudio de la pérdida mundial de biodiversidad, como uno de los problemas ambientales globales, es preciso conocer que es una especie biológica. Defina el concepto de “especie”. Explique brevemente el ecosistema agrícola llamado monocultivo y explique alguno de los problemas ecológicos inherentes al mismo. (Murcia, Septiembre de 1996). Describa brevemente los siguientes términos: residuos y sistema abierto. Indique brevemente la diferencia entre desarrollo sostenible y desarrollo económico incontrolado. (Murcia, Septiembre de 1999). En el Parque Nacional de Cabañeros está la mayor población de buitres negros de Europa Occidental, con 100 individuos y un potencial reproductivo r = 0,2. Calcule el número de animales de la población al año siguiente. (Murcia, Junio de 2002). 7 Los términos que se indican a continuación están todos relacionados con el crecimiento de las poblaciones de seres vivos. Describir brevemente cada uno de ellos en referencia a la especie humana: tasa de crecimiento, potencial biótico (o reproductivo), capacidad de carga. (Murcia, Septiembre de 2000). Defina los siguientes términos: capacidad de carga, resistencia ambiental, potencial biótico (potencial reproductivo). (Murcia, Septiembre de 1998). Describa qué es una curva de supervivencia, los parámetros que se utilizan en cada eje de coordenadas y representa a modo de ejemplo, la de la especie humana en la actualidad. (Murcia, Septiembre de 2003). Realice una curva de supervivencia de la sociedad española actual y otra de la sociedad española de hace 100 años. Razone su respuesta. (Murcia, Septiembre de 2007) Explique qué es lo que describe una curva de supervivencia. (Murcia, Junio de 2002). El gráfico representa tres curvas de supervivencia. Indique que es una curva de supervivencia. Los parámetros que se utilizan en cada eje de coordenadas. Si alguna de las curvas del dibujo podría representar la del hombre actual. Razone la respuesta. (Murcia, Septiembre de 1996): Los datos obtenidos por la FAO sobre la pesca mundial sugieren que nos estamos alejando peligrosamente del “rendimiento máximo sostenible”, ¿hacia qué tramo de la curva (a, b, d o d) de crecimiento de las especies cree Ud. que nos estamos acercando?. Razone la respuesta Cuanto más nos acerquemos a dicho tramo mayor será el esfuerzo pesquero que habrá que realizar para la captura de los peces. De una razón de ello. (Murcia, Septiembre de 1997). ¿En cual de estos dos grupos, ESPECIES -R ESTRATEGAS Y -K ESTRATEGAS, incluiría a una mariposa, boquerón, encina, conejo, cucaracha, lenguado y mono? Razone su respuesta. (Murcia, Junio de 2006) Los estudios realizados sobre la producción primaria de las áreas terrestres del planeta dan un valor de unas 115.109 toneladas de materia seca al año, mientras que los océanos (mar abierto) con una superficie dos veces y media mayor, sólo producen 55.109 toneladas anuales. Explique qué factor limitante se considera causante de esta menor producción, comparativamente hablando del mar abierto. (Murcia, Junio de 2000). Escriba la relación entre: Límite de tolerancia y especies eurioicas y estenoicas. Crecimiento sigmoidal de una población y capacidad de carga. 8 Equilibrio ambiental y desarrollo sostenible. Defina el término biodiversidad. ¿Por qué es importante la pérdida de una especie biológica en un ecosistema determinado?. (Murcia, Junio de 1996). Concepto de Bioma. Diga las características de una tundra, una marisma y una zona pelágica. (Murcia, Septiembre de 2005). 9 1. EL ECOSISTEMA: COMPONENTES E INTERRELACIONES 1.1. EL ECOSISTEMA. CONCEPTO DE BIOSFERA, ECOSFERA Y ECOSISTEMA. Se llama biosfera al conjunto formado por todos los seres vivos que habitan la Tierra. Se entiende por ecosistema al conjunto formado por los seres vivos que habitan en un medio (biocenosis), a los factores físicos y químicos del medio que les rodea (biotopo), y las interacciones que establecen entre ellos. A nivel planetario toda la biosfera constituye un ecosistema, aunque también un ecosistema podemos considerarlo algo tan reducido como una charca y sus pobladores. Se llama ecosfera al conjunto formado por todos los ecosistemas que constituyen la Tierra. Tiene límites imprecisos, aunque se acepta una extensión hasta unos 8-10 Kms de altura en la atmósfera, una profundidad similar en el mar y unos pocos kilómetros de la litosfera. Con el mismo sentido es también empleada la palabra biosfera. Los biomas son los diferentes ecosistemas que existen en la Tierra. Cada bioma tiene una flora característica adaptada a las condiciones ambientales y una fauna asociada a ella. 1.2. COMPONENTES BIÓTICOS Y ABIÓTICOS. 1.2.1. CONCEPTOS DE BIOTOPO Y BIOCENOSIS. Biotopo.- Medio físico o territorio geográfico habitado por una comunidad de seres vivos. Comunidad o biocenosis.- Conjunto de seres vivos que habitan en un lugar determinado. Ecosistema = Biotopo + Biocenosis 1.2.2. FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS DE LOS BIOTOPOS. Cada biotopo tendrá una serie de condiciones físico-químicas, que vendrán determinadas por el medio físico que le rodea. Las principales de estas son A) en el medio terrestre ■ La temperatura, la humedad, la luz y el suelo. B) en el medio acuático ■ El oxigeno, la salinidad, la luz y la temperatura. 1.2.3. COMPONENTES DE LAS BIOCENOSIS. POBLACIÓN Y COMUNIDAD. Población. Se entiende como población al conjunto de individuos de la misma especie que habita en un ecosistema. (En un ecosistema hay siempre tantas poblaciones como especies). Por ejemplo en el ecosistema del Cabezo de la Jara estarán entre otras las siguientes poblaciones (los pinos, las carrascas, las jaras, los romeros, los espartos, los jilgueros, los gorriones, los conejos, etc.). 10 Comunidad o biocenosis. Es el conjunto de poblaciones que habitan en un ecosistema y que se relacionan entre ellos. En el ejemplo anterior del Cabezo de la Jara, será la biocenosis el conjunto constituido por todas las poblaciones de seres vivos. 1.3. INTERRELACIONES DE LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA 1.3.1. RELACIONES INTRAESPECÍFICAS. Son aquellas que se establecen entre los individuos de una misma especie, pueden ser de: Cooperación: en la lucha contra los depredadores y en la búsqueda de alimento. Por ejemplo los lobos se agrupan en manadas para cazar, los árboles de un bosque se protegen mutuamente de la fuerza del viento, las abejas se organizan en distintas clases sociales para dividir el trabajo, las cebras de la selva se agrupan para defenderse de los leones, etc. Competencia: por la utilización de los recursos (alimento y territorio), o en la reproducción. Se trata de una competencia muy fuerte, ya que los requerimientos de los individuos de la misma especie son idénticos. En este tipo de competencia solo sobreviven los individuos mejor dotados, actuando de este modo la competencia como mecanismo de selección natural. (Por ej. en un bosque de chopos se establece una competencia entre cada pie de árbol por capturar la luz y los nutrientes del suelo, al igual ocurre en una camada de lobos, o de cualquier animal salvaje). Los machos de distintas especies luchan entre si, siendo el ganador el que se apareará con las hembras, etc. 1.3.2. RELACIONES INTERESPECÍFICAS. CONCEPTO Y EJEMPLOS. Son aquellas que se establecen entre las distintas comunidades presentes en un ecosistema. Son un complejo entramado de relaciones de mutua interdependencia (“relaciones interespecíficas”) en donde cada especie tiene un papel que desarrollar (“su nicho ecológico”), lo cual va a permitir la regulación del ecosistema. Las principales relaciones interespecíficas que se establecen en un ecosistema son las siguientes: Nombre de la asociación Resultado para la especia A Resultado para la especie B POSITIVO NEGATIVO POSITIVO NEGATIVO Competencia interespecífica Comensalismo Foresia Mutualismo Simbiosis Parasitismo Depredación + + + + + + 0 0 + + - 11 a) Competencia interespecífica.- Es un tipo de relación entre los individuos de dos o más especies, en al que al utilizar el mismo recurso (alimento o territorio) no pueden coexistir (por ej. la relación entre ovejas y cabras). La competencia inerespecífica contribuye a ordenar los ecosistemas, ya que la especie mejor adaptada acaba expulsando a las demás. Nota.- Recuerda el principio de exclusión competitiva. Dos o más especies no pueden ocupar un mismo nicho ecológico (comer de lo mismo, vivir en los mismos espacios, etc.) en un ecosistema, ya que finalmente la mejor adaptada (mayor tasa de reproducción, menor propensidad a las enfermedades etc.), acaba desplazando a las restantes. Si dos especies competidoras acaban conviviendo en un ecosistema es como consecuencia de la diferenciación de sus nichos efectivos. b) Comensalismo.- Es una relación en que una especie “el comensal” “se aprovecha del sobrante de la comida u otros productos de otra especie, denominada patrón. Ninguna de las dos especies resulta perjudicada, al contrario una de ellas el comensal obtiene beneficio y la otra el patrón ni beneficio ni perjuicio (por ej. las bacterias intestinales y el hombre). c) Tanatocresis.- Se trata de una relación en la que una especie obtiene beneficio de otra sin que esta salga perjudicada ni beneficiada, pero el beneficio no es alimento sino restos esqueléticos, cadáveres, que son utilizados como vivienda u otra finalidad. (Por ej. el cangrejo ermitaño que se aloja en conchas abandonadas de moluscos muertos). d) Foresia.- Se trata de otra variante del comensalismo en el que el patrón actúa como agente de transporte o de diseminación del comensal (Por ej. la relación establecida entre el pez rémora y el tiburón). e) Mutualismo.- Es una relación en que ambos asociados resultan beneficiados. Por lo general es una relación en torno al alimento (por ej. la relación entre las gaviotas y el hombre). f) Simbiosis.- Se trata de una relación de mutualismo en que la asociación es tan intima que da lugar a un todo orgánico (por ej. la asociación de algas y hongos para dar lugar a los líquenes, las bacterias del género Rhizobium y las leguminosas, etc.). g) Parasitismo.- Asociación en la que una especie sale beneficiada (el parásito) y la otra claramente perjudicada (el huésped). Se trata de una relación por lo general alimentaria, en la que por lo general salvo en casos extremos el huésped no muere. Se distingue entre ectoparasitismo (parásitos externos, como los piojo, garrapatas, pulgas, etc.) y endoparasitismo (parásitos internos, como la mayoría de protozoos, hongos, virus y bacterias causantes de enfermedades). h) Depredación.- Es cuando una de las especies (“la presa”) es el alimento vivo de la otra (“el depredador”). En esta relación sale claramente beneficiado el depredador y perjudicada la presa (por ej. la hierba y el conejo, el león y la gacela, etc.). Aunque no existe una regla general para la evolución de las dos poblaciones, de depredador y de presa, es común para muchos de ellos, que en una representación del número de individuos a lo largo del tiempo, se producen una serie de oscilaciones periódicas en torno a la capacidad de carga del ecosistema para ambas especies. A estas 12 oscilaciones se les llaman fluctuaciones, y típicamente se observa una demora en el tiempo entre la fluctuación del depredador y la de la presa. Gráfica de fluctuaciones del modelo depredador-presa Nota.- A modo de ej. se pudo comprobar en Canadá, donde se recogen pieles de conejo (presa) y de zorro (depredador) para la confección de pieles, que a lo largo del tiempo se producían oscilaciones periódicas en la recolección de estas. Se comprobó que tras un periodo en que escaseaban los conejos, la presencia de alimento en abundancia estimulaba su rápida proliferación, lo cual originaba que tras unos pocos años se rebasara la capacidad de carga del ecosistema; el agotamiento de los nutrientes (la hierba), la rápida difusión de enfermedades y la proliferación del depredador natural (el zorro), hacía que alcanzado este punto la población de conejos decayera rápidamente. Simultáneamente la población de zorros que había aumentado alentada por la mayor abundancia de presas, alcanzado un determinado punto en que estas habían disminuido considerablemente, daba lugar a que la población de zorros decayese igualmente al escasear el alimento y no haber suficiente para todos. Alcanzado un punto mínimo de inflexión el ciclo de fluctuación volvía a repetirse en torno a la capacidad de carga del ecosistema. 2. LOS BIOMAS TERRESTRES Y ACUÁTICOS. Se entienden como biomas al conjunto de comunidades características que se extienden por una extensa zona geográfica, teniendo como principal característica un determinado clima que lleva asociada una determinada vegetación y fauna. Los principales biomas terrestres son: 13 3. EJEMPLOS DE ALGUNOS ECOSISTEMAS REPRESENTATIVOS DE LA REGIÓN DE MURCIA. En la Región de Murcia están representados la mayor parte de los ecosistemas del area mediterránea meridional. Como principales podemos destacar: El ecosistema litoral (ej: Calblanque) El Bosque de Ribera (ej: el Bosque de Cañaverosa) El Bosque Medio (ej: Sierra Espuña o nuestro Cabezo de la Jara) Los Humedales (ej: Salinas de San Pedro del Pinatar) Los paisajes Esteparios Los Saladares Los Embalses Vegas y Regadíos Nuestras Sierras Las Charcas Nuestras Ramblas Núcleos Rurales y Urbanos EL ALTIPLANO (La Estepa) Introducción El carácter fundamentalmente árido de la Región de Murcia determina que los secanos y las estepas sean sus ambientes más representativos. Los paisajes considerados esteparios tienen un denominador común, el relieve llano o de suave pendiente, y la fisonomía de su vegetación, de tipo herbáceo o matorral, con ausencia total de arbolado, o a lo sumo, con pies muy aislados y que nunca llegan a formar una masa arbórea consistente. En esta amplia definición se engloban los extensos cultivos cerealistas del 14 Altiplano, Calasparra, Mula, Caravaca, Lorca, etcétera, los espartales de Jumilla, Cieza, Puerto Lumbreras, Almendricos, Sucina, Alhama, Aledo, Águilas, Mazarrón, El medio físico Una característica común con otras zonas esteparias es la extrema aridez de estos territorios. La temperatura media anual oscila entre los 18 Cº en los saladares del Guadalentín y los menos de 13 ºC en los Llanos del Tornajuelo y Aguzaderas (Caravaca), debido esto último a la mayor altitud (unos 700 m.s.n.m.) y a su continentalidad. La lluvia, es escasa, y su precipitación, torrencial. En pocas horas y en unos pocos días, repartidos entre los meses de primavera (abril) y otoño (octubre), cae buena parte del total anual, unos 300 mm. No obstante tienen gran importancia en estos medios la condensación que se produce del agua atmosférica durante la noche, formando rocíos, escarchas, etcétera, 'lluvias ocultas' que de algún modo palian estas mismas condiciones de aridez. Vegetación En la Región de Murcia, se pueden encontrar varios tipos de estepas, desde el ecosistema de estepa cerealista, predominando los campos de cultivo de cereal de secano (avena, trigo, cebada, etc.) pasando por zonas de barbechos, espartales y eriales, hasta llegar a otro tipo de estepas naturales como es el caso de los saladares. Dentro de esta diversidad de paisajes se engloban en Murcia, los extensos cultivos cerealistas del Altiplano, Calasparra, Lorca, Mula, Caravaca, etc., los espartales (Stipa tenacissima) de Aledo, Jumilla, Cieza y Puerto Lumbreras. Algunas de las especies que aparecen en la estepa son endemismos murcianos y almerienses, como la escobilla (Salsola genistoides) y la boja negra (Artemisia barrilieri), especies que contribuyen en gran medida a organizar el tapiz vegetal de estos ambientes. Los materiales margosos son ricos en yesos y sales sódicas, condicionando la aparición de una flora adaptada a este tipo de sustratos, que forma comunidades denominadas gipsícolas, caracterizadas por la presencia de especies exclusivas como Ononis tridentata, Heliantemum squamatum, etcétera. Fauna Los elementos faunísticos más representativos son, sin duda, las aves esteparias: terrera marismeña, alondra ricotí, avutarda, sisón, ganga, ortega, cernícalo primilla, calandria terrera común, alcaraván y aguilucho cenizo; este último puede considerarse virtualmente extinguido como reproductor en la Región de Murcia. Finalmente, también es importante señalar la importancia de estos ecosistemas esteparios para las principales especies cinegéticas (conejo, liebre y perdiz roja) 4. RELACIONES TRÓFICAS ENTRE LOS ORGANISMOS DE LOS ECOSISTEMAS. 4.1. NIVELES TRÓFICOS. Los ecosistemas están organizados para su funcionamiento en torno a las dos variables que son el ciclo de la materia y el flujo de la energía. Todos los organismos de un ecosistema son fuentes potenciales de alimento para otros organismos, estén vivos o muertos. Así una oruga devora una hoja, pero la oruga puede ser comida por petirrojo, el cual a la vez puede ser el alimento de un halcón, todos ellos al morir pueden ser consumidos por los descomponedores. A las relaciones de transferencia de materia y energía a lo largo de un ecosistema es a lo que lamamos cadena alimentaria o cadena trófica, en la cual cada organismo ocupa una posición a la cual llamamos nivel trófico. Básicamente existen dos niveles tróficos el de 15 productores y el de consumidores, al cual hay que sumar el de descomponedores. Aún así dentro de ellos existen varios tipos. ◘ Productores.- Son el primer nivel trófico. Está constituido por los organismos autótrofos (foto y quimioautótrofos). Son organismos capaces de capturar y trasformar la energía lumínica en energía química (fotoautótrofos) o de capturar la energía química de sustancias inorgánicas (quimioautótrofos). Dicha energía la emplean para el mantenimiento de sus procesos vitales, o la acumulan en las estructuras vivas, pudiendo ser transferida en forma de alimento a los consumidores. ◘ Consumidores.- Son organismos heterótrofos que aprovechan la energía química almacenada en la materia orgánica de otros seres vivos para llevar a cabo sus funciones vitales mediante mecanismos respiratorios. Dentro de los consumidores se pueden distinguir los siguientes tipos: Consumidores primarios o herbívoros. Constituyen el segundo nivel trófico; y se alimentan de los productores. Consumidores secundarios o carnívoros. Constituyen el tercer nivel trófico. Son organismos que se alimentan de los organismos del anterior nivel. Consumidores terciarios o supercarnivoros. Constituyen el cuarto nivel. Se trata de carnívoros que se alimentan de otros carnívoros. Otros consumidores.- Algunos consumidores ocupan una posición transversal en este esquema; entre ellos se encuentran: Los omnívoros. Organismos que se alimentan de más de un nivel trófico. (Por ej. el hombre). Los carroñeros o necrófagos que se alimentan de cadáveres (Por ej. buitres y chacales). Los detritívoros, se alimentan de detritus de naturaleza diversa (Por ej. la lombriz). ◘ Descomponedores.- Se alimentan de restos orgánicos de los seres de los niveles anteriores, contribuyendo de este modo al reciclaje de los nutrientes (“la biodegradación”). Se pueden dividir en dos grupos: Transformadores. Son descomponedores heterótrofos. Se trata de organismos saprofíticos (bacteria y hongos del suelo, tan solo bacterias en el agua), que llevan a cabo una serie de transformaciones cuyo resultado final son moléculas sencillas, tanto orgánicas como inorgánicas. Mineralizadores. Son descomponedores quimiosintéticos y por tanto autótrofos, llevan a cabo una doble función De un lado mediante la liberación de sales inorgánicas al medio, asimilables por los organismos autótrofos cierran el ciclo de la materia. De otro, mediante la elaboración de materia orgánica pueden ser el eslabón inicial de las nuevas cadenas tróficas. 4.2. CADENAS Y REDES TRÓFICAS. Cadena trófica o alimentaria.- Designamos con este nombre a la relación lineal de dependencia que se establecen entre los diferentes niveles tróficos. PRODUCTORES CONSUMIDOR PRIMARIO CONSUMIDOR SECUNDARIO 16 CONSUMIDOR TERCIARIO Trébol Pulgón Mariquita Mantis Papamoscas Gavilán Hierba Liebre Zorro Águila Las cadenas tróficas son tan raras que no existen, ya que la mayoría de los consumidores se alimentan de dos o más organismos y a su vez sirven de alimento para varios consumidores, se establecen así complejas relaciones alimentarias que son denominadas redes alimentarias o redes tróficas . Red trófica.- Entramado de relaciones de dependencia que se establecen entre los componentes de un ecosistema. 5. BIOMASA Y PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. A la hora de estudiar un ecosistema a veces es interesante la utilización de unos parámetros que permitan de forma globalizadora ver como este evoluciona a lo largo del tiempo. Se denominan parámetros tróficos a las medidas utilizadas para evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico como la del ecosistema completo. Los parámetros más utilizados son la biomasa, producción (primaria, secundaria y neta), la productividad, el tiempo de renovación y la eficiencia. Biomasa. B.- Es la cantidad en peso de materia orgánica viva (fitomasa vegetal y zoomasa animal) o muerta (necromasa) de todos los niveles tróficos del ecosistema. A veces puede ser referida a una determinada especie o grupo de especies. Es medida en gramos o Kilogramos (de peso fresco o seco), gramos de Carbono o también en calorías (se hace la aproximación de que 1 gr. de materia orgánica = 4 Kcal.). Normalmente se hace referencia a la unidad de superficie o volumen en que está distribuida. De este modo queda expresada como grC/Ha, grC/cm 2, grC/m2, Kcal/Ha, etc. Producción. P.- Es una medida del flujo energético por unidad de área y por unidad de tiempo, o dicho de otra forma el aumento de biomasa por unidad de tiempo. Se mide en grC/m2.día Kcal./Ha.año, etc. De idea de la biomasa disponible para el siguiente nivel trófico por unidad de tiempo, siempre sin poner en riesgo la estabilidad el sistema. Se suele diferenciar entre: Producción primaria... PP- Representa el incremento de biomasa de los productores. Producción primaria bruta. PPB. Constituye la biomasa sintetizada mediante la actividad fotosintética de los representantes de este nivel. 17 Producción primaria neta. PPN. Es la diferencia entre la producción primaria bruta y la biomasa consumida por los productores en su respiración celular. Constituye el alimento teóricamente disponible para los herbívoros. PPN = PPB - Pproductores Producción secundaria. PS .- Es el incremento de biomasa por unidad de tiempo y de superficie en los niveles de consumidores y descomponedores. Producción neta del ecosistema. PNE .- Representa el aumento de biomasa por unidad de tiempo y se obtiene restando de la producción bruta la energía consumida en el proceso respiratorio de automantenimiento de los distintos niveles tróficos. PNE = PPB - Rproductores – Rconsumidores 1º – Rconsumidores 2º - Rconsumidores 3º -... Productividad o Tasa de Renovación Pv .- Es la relación que existe entre la producción y la biomasa Ej.: relación capital intereses). Indica la riqueza de un ecosistema o nivel trófico ya que representa la velocidad con que se renueva la biomasa. Pv = PN / B La productividad es un índice de gran interés ya que informa de la nueva materia formada a expensas de la ya existente y de la velocidad con que se ofrece nueva materia para el consumo por otros organismos. Una característica de los ecosistemas maduros (selva, bosques) es que la producción es igual a la respiración, con lo que PNE = 0, en los ecosistemas jóvenes (por ej. un prado) la producción es mayor que la respiración y por tanto la PNE > 0. En los ecosistemas contaminados o sujetos a explotación por el hombre se invierte la relación y la PNE < 0 al ser mayor la respiración que la producción neta de biomasa. Tiempo de renovación. T.- Se llama tiempo de renovación al periodo que tarda en renovarse un nivel trófico o sistema. Se mide en días, meses o años; y se expresa como la relación inversa del anterior. T = B / PN Eficiencia. E.- Representa el rendimiento de un nivel trófico. Se calcula mediante el cociente salidas/entradas. Existen distintas formas de medirla. Por ej. en productores es frecuente hacer el cociente energía asimilada/energía incidente; en este sentido la eficiencia de los productores no es mucho mayor del 2 %. Otra forma de calcularla es hacer el cociente Pn/Pb, se mide así la energía incorporada a cada nivel trófico del total asimilado, viéndose de este modo las perdidas respiratorias. En ganadería es típico calcular la rentabilidad en forma de engorde/alimento inferido. Se acostumbra a considerar que la eficiencia ecológica es del 10 % en cada nivel de la pirámide trófica, si bien puede ser mucho menor. Los niveles superiores de la pirámide dependen de la producción primaria y de la eficacia ecológica; si esta no es muy alta o la producción primaria no es muy elevada la cadena trófica será corta (con pocos niveles tróficos). Asimismo la eficiencia es un parámetro muy importante a determinar, ya que da idea de los costes reales de explotación de un ecosistema, que en muchos casos no son tenidos en cuenta los valores totales de energía y materia empleados como entradas. 18 Conclusión.- Desde el punto de vista del aprovechamiento energético y teniendo en cuenta la regla del 10 % es más eficiente una alimentación a partir del primer nivel trófico, ya que se aprovecha más la energía y se podrá alimentar a mayor número de individuos . 6. REPRESENTACIÓN GRAFICA E INTERPRETACIÓN DE LAS RELACIONES TRÓFICAS EN UN ECOSISTEMA. O pirámides alimenticias; son histogramas de barras horizontales en los que cada barra representa un nivel trófico y el área de esta se corresponde con la magnitud del parámetro del ecosistema que se trata de representar. Se suelen utilizar varios tipos de pirámides: de energía, de producción, de biomasa y de números. ■ Pirámides de energía. Representan el contenido energético (por ej. en Kj o Kcal.) de cada nivel trófico. Tienen siempre forma de pirámide, ya que siguen la regla del 10 %. ■ Pirámides de producción. Representa la producción (bruta o neta) (por ej. en KgC/Ha.año) de cada uno de los niveles tróficos de un ecosistema. Tienen siempre forma de pirámide ya que forzosamente cada nivel trófico produce como máximo un 10 % de lo que el anterior. ■ Pirámides de biomasa. Representan la biomasa acumulada en cada nivel trófico. Pueden representar una pirámide real (esto es lo habitual en los ecosistemas terrestres), pero también pueden mostrar algún escalón intermedio mayor que los más bajos o incluso puede ser una pirámide invertida (esto es bastante frecuente en algunos ecosistemas marinos). Ello se debe a que el equilibrio en el ecosistema no se establece con la biomasa sino con la productividad de cada uno de los eslabones de la cadena trófica (por ej. el zooplancton que alimenta a muchos peces puede representar una biomasa menor que la de estos, pero como su tasa de reproducción es tan elevada puede duplicando la biomasa disponible en muy poco tiempo sustentar a una biomasa mayor en un instante determinado). ■ Pirámides de números. Representan el número de individuos de cada nivel trófico. Generalmente cada nivel trófico tienen mayor numero de individuos que el inmediatamente superior (pirámide normal), pero puede suceder lo contrario (pirámide invertida en uno o varios escalones), por ej. con un árbol y sus pobladores o un animal y sus parásitos. ************** Apéndice. EL FLUJO DE LA ENERGÍA Y EL CICLO DE LA MATERIA A TRAVÉS DE LOS ECOSISTEMAS. Para que la vida pueda existir nuestro planeta ha de recibir constantemente la energía proveniente del Sol. De entre toda la energía que llega a la superficie terrestre, tan sólo un 0,2 % es capturada por los vegetales y algunas bacterias quienes a través de la fotosíntesis la trasforman en energía química. Esta energía irá fluyendo de unos organismos a otros a través de la cadena alimentaria, si bien en todo este proceso parte de la energía se irá perdiendo en forma de calor que escapará al espacio exterior. A diferencia de la energía la utilización de la materia por la biosfera es cíclica. Los diferentes elementos químicos pasan de la materia inorgánica a los seres vivos, atravesando los diferentes niveles tróficos para finalmente volver al medio inorgánico de donde serán recuperados de nuevo. Se establece así un ciclo interminable regulado por los procesos vitales (fotosíntesis, asimilación de nitrógeno, respiración, etc.) y por procesos geológicos. Se puede dividir idealmente a los ecosistemas en compartimentos a través de los cuales circula la materia. Ello implica a tres compartimentos muy activos: los 19 seres vivos, el detritus orgánico muerto y los nutrientes minerales disponibles, así como dos compartimentos menos activos, uno formado por los compuestos inorgánicos accesibles de forma indirecta y otro formado por los materiales orgánicos disponibles sólo indirectamente. Al conjunto de procesos por los que atraviesa la materia los conocemos como ciclos biogeoquímicos. Estos son activados directa o indirectamente por la energía proveniente del Sol, siendo fundamentalmente los ciclos del oxigeno, carbono, nitrógeno, fósforo y azufre. 6.1. FLUJO DE ENERGÍA. EL SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA. Todo el proceso de intercambio energético responde a las leyes de la termodinámica según las cuales en todo proceso la energía ni se crea ni se destruye sino que simplemente se trasforma de unas formas a otras (Primera ley de la termodinámica); y siempre que la energía se trasforma esta lo hace desde una forma más organizada y concentrada a otra menos organizada y más dispersa (Segunda ley de la termodinámica). Por tanto la energía que entra en los ecosistemas en forma de energía luminosa, no se pierde, sino que simplemente se trasforma, primeramente en energía química a través de la fotosíntesis y después va pasando de un eslabón de la cadena trófica al siguiente pero siempre de una forma disminuida ya que buena parte de ella se irá perdiendo en la respiración de los seres vivos y desprendida en forma de calor (la forma más degradada de energía). De este modo la energía entrante en los ecosistemas es igual a la acumulada en cada nivel más la desprendida en forma de calor. A esta circulación energética unidireccional de los ecosistemas llamamos “flujo de energía”. CALOR Energía solar Productores CALOR Consumidores primarios CALOR Consumidores secundarios CALOR CALOR Consumidores terciarios CALOR Mineralizadores Descomponedores Como resultado de la disminución en la cantidad de energía disponible de un nivel trófico al siguiente el número de eslabones de una cadena o red trófica es siempre limitado (como máximo cinco eslabones). El segundo principio de la termodinámica marca inexorablemente el destino final de la vida en el Universo, desaparecer. REGLA DEL 10 %. CAUSAS Y CONSECUENCIAS. 20 Pirámide del flujo energético en un ecosistema. Regla del 10 %. Como consecuencia de la segunda ley de la termodinámica (todos los procesos espontáneos conducen a un aumento del desorden o entropía), sólo una parte de la energía de un nivel trófico estará disponible para el nivel trófico siguiente, ya que gran parte de ella habrá sido consumida en mantener sistemas progresivamente más ordenados. Aproximadamente sólo el 10 % de la energía de un nivel trófico es utilizada por el siguiente para la síntesis neta de nueva materia energética, el resto se consume en respiración, producción y excrementos. Es decir en cada nivel trófico la cantidad de energía disponible queda reducida a un 10 % de la del nivel trófico anterior, el resto se pierde en forma de calor y deja de ser utilizable. Es por ello que las cadenas alimentarias no pueden ser muy extensas (normalmente 4 o 5 niveles tróficos) ya que llegado un determinado nivel no queda energía disponible para su uso. 7. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DEL OXIGENO, CARBONO, NITRÓGENO, FOSFORO Y AZUFRE. La circulación de la materia en la naturaleza es cíclica. Conocemos como ciclos biogeoquímicos al camino que siguen los principales elementos componentes de la materia viva (carbono, nitrógeno, azufre, fósforo, oxigeno, calcio, sodio y potasio), desde que son tomados de la atmósfera, litosfera e hidrosfera, son incorporados a la estructura de los seres vivos, pasando por cada uno de los niveles tróficos, para finalmente ser devueltos a alguno de los compartimentos anteriores para volver a ser aprovechados. El movimiento de los nutrientes va paralelo al flujo de energía, siendo la energía solar la responsable ultima de los ciclos biogeoquímicos. El tiempo de permanencia de cada elemento en los distintos medios es variable. Se llama reserva o almacén a aquel lugar donde dicha permanencia es máxima. Este es un factor muy importante sobre todo para aquellos elementos de difícil reciclado y limitantes para la vida como el fósforo porque la biosfera tenderá a retenerlos el máximo tiempo posible. La velocidad de los ciclos no es algo uniforme, requiriendo algunas etapas periodos más prolongados que otros, ello muchas veces permite una regulación, formándose una reserva de elemento nutritivo que será empleado gradualmente. Los ciclos biogeoquímicos están perfectamente ajustados por medio de realimentaciones entre los distintos sistemas. Este buen funcionamiento es imprescindible para la vida. De forma general se puede hablar de dos tipos de ciclos: los ciclos gaseosos (carbono, oxigeno y nitrógeno) en los que el principal reservorio del elemento es la atmósfera y ciclos sedimentarios (fósforo, nitrógeno y azufre) en los que la 21 principal reserva se encuentra en los sedimentos. Los primeros son ciclos rápidos, en los que no suelen aparecer limitaciones locales ni perdidas que duren excesivo tiempo (no son por tanto elementos limitantes para la vida de los organismos), para los segundos la velocidad d utilización es mucho menor por la dificultad de acceso a la reserva del elemento, por ello pueden aparecer como factores limitantes bien por su escasez, bien por la existencia de formas de perdida que impliquen largos periodos de retorno. Nota.- Las actividades humanas tienden a acelerar los ciclos biogeoquímicos poniendo en peligro los delicados mecanismos de autorregulación. CICLO DEL CARBONO. El Carbono “C”, es el principal elemento constituyente de la materia orgánica. Su principal deposito de intercambio activo es la atmósfera, donde se encuentra mayoritariamente en forma de CO2, donde se encuentra en una proporción de 358 ppm (0,35 %), pero también de CO (0,1 ppm) y de CH4 (1,6 ppm). Además de en estas localizaciones básicas el carbono lo podemos encontrar disuelto en forma CO 2 o de HCO3- en el agua de los océanos, formando parte de rocas carbonatadas, de silicatos cálcicos o en forma de combustibles fósiles (por cada unidad de C en la atmósfera hay 10 en forma de combustibles fósiles, 3 en forma de biomasa y 50 en el océano). En el ciclo del carbono se pueden distinguir dos partes: ◘ Ciclo biológico. En el que la biosfera controla los intercambios con la atmósfera, de un lado mediante la fotosíntesis es retenido y de otra mediante la respiración es devuelto (la fotosíntesis moviliza el 5 % del CO2 atmosférico, renovándose completamente cada veinte años). Ambos procesos se pueden considerar en equilibrio. ◘ Ciclo biogeoquímico. Correspondería a aquella parte del ciclo que controla los intercambios entre los restantes subsistemas (atmósferalitosfera, atmósferahidrosfera, litosferahidrosfera, biosferalitosfera). Esta parte del ciclo es de larga duración.Al llover el agua de lluvia arrastra parte del CO2 atmosférico, formando de este modo ácido carbónico, este ataca con facilidad las rocas carbonatadas de la superficie terrestre (carbonatos y silicatos carbonatados), produciéndose un arrastre de estos hasta el mar en forma de iones bicarbonato y calcio. Una vez en el mar los animales aprovechan el bicarbonato y el calcio para formar sus esqueletos y tejidos endurecidos, una vez mueren caen al fondo formando nuevas rocas carbonatadas. El retorno a la atmósfera del CO2 perdido en el proceso anterior, se produce durante las erupciones volcánicas. Además en todo momento existe un intercambio constante de CO2 entre atmósfera e hidrosfera, estableciéndose un equilibrio dinámico entre ambas. Sin embargo tras la muerte de los seres vivos en ciertas ocasiones la materia orgánica puede quedar sepultada fuera del contacto con el O2, transformándose en carbón o petróleo, el cual se acumula en la geosfera. El almacenaje litosférico de CO2 en forma de carbón y petróleo supone una rebaja neta de sus niveles atmosféricos. Nota.- Todo lo referido es de gran importancia, ya que el CO 2 es uno de los principales reguladores del clima en la Tierra, siendo el clima muy sensible a las variaciones en su concentración. Actividades como la deforestación (menor actividad fotosintética por tanto menor fijación de CO 2), los grandes incendios forestales (brusca liberación de grandes cantidades de CO 2 a la atmósfera), o la quema de combustibles fósiles (extraordinariamente rápida liberación de CO 2 a la atmósfera, almacenado durante periodos de millones de años), pueden producir serias alteraciones del clima de la Tierra. 22 CICLO DEL NITRÓGENO. El nitrógeno es constituyente básico de los seres vivos (proteínas, ácidos nucleicos, etc.). A pesar de ser el principal constituyente de la atmósfera (78 %), un hecho básico caracteriza el ciclo del nitrógeno, la inmensa mayoría de los organismos fotosintéticos y todos los heterótrofos son incapaces de tomar el nitrógeno del aire. Ello hace del ciclo del nitrógeno el más complejo de toda la biosfera. Aunque la principal reserva es la atmósfera, la mayoría de los organismos han de tomarlo del suelo o del agua en otras formas (generalmente en forma de nitritos o nitratos) para poder incorporarlo a sus estructuras, por ello el nitrógeno es a menudo factor limitante del crecimiento de los vegetales (ello explica la necesidad de abonar los cultivos con compuestos solubles de nitrógeno). El paso fundamental que es la transformación del N atmosférico (N2 inerte) en N aprovechable (generalmente NH3) es llevado a cabo por los organismos fijadores, un reducido y variado grupo de seres vivos (entre ellos se encuentran algunas bacterias de vida libre como las del genero Azotobacter, Clostridium, etc.; bacterias que viven en simbiosis con alguna plantas como las del genero Rhizobium, en la raíz de las leguminosas; las cianobacterias o algas verdeazuladas y ciertos hongos como el actinomiceto Frankia). Este N ya fijado será tomado en forma acuosa bien a través del agua o de la solución del suelo por los organismos fotosintéticos y pasará de unos niveles tróficos a los siguientes. FIJACIÓN DEL NITRÓGENO N2 NH3 Tras atravesar los diferentes niveles tróficos el N orgánico habrá ido quedando en forma de restos no aprovechables de excrementos, partes no comestibles (fibra, pelos, uñas cadáveres y restos orgánicos en general), que sufren procesos de putrefacción, trasformándose el N orgánico en NH3, para completar este ciclo este el N habrá de ser devuelto al suelo o al agua para que sea empleado nuevamente por los organismos fotosintéticos. Esta actividad es llevada a cabo por los organismos mineralizadores responsables de la transformación del NH3 resultante de las putrefacciones en nitratos aprovechables por los fotosintetizadores. Se trata generalmente de bacterias del grupo Nitrosomonas que llevan a cabo la reacción de Nitrosación (transformación del NH 3 en NO2-) y bacterias del genero Nitrobacter que llevan a cabo la nitración (transformación del NO2- en NO3-). Este NO3- constituye la fuente principal de N para las plantas superiores. (Nitrosación) (Nitrificación) NO2- NH3 Nitrosomonas NO3Nitrobacter Sin embargo en los ecosistemas también existen organismos capaces de trasformar el N aprovechable (NO3-, NO2- o NH3) en N2 atmosférico. A este proceso se le conoce como desnitrificación y es llevado a cabo por bacterias desnitrificantes (como algunas del genero Pseudomonas), que de este modo equilibran el proceso de fijación con el de desnitrificación. DESNITRIFICACIÓN NO3- NO2- NH3 23 N2 Entre la geosfera y la atmósfera también se llevan a cabo intercambios directamente, mediante las erupciones volcánicas en un sentido y mediante la fijación en las tormentas y su posterior lavado en el sentido contrario. En cualquier caso la suma de la fijación biológica más la fijación atmosférica no representan más que el 7 % del Nitrógeno que participa en el ciclo anual de este elemento. El 93,3 % procede de la descomposición de materia orgánica de forma que los restos orgánicos son la fuente más importante en el ciclo del Nitrógeno. Nota.- Dada que la vía principal de utilización del Nitrógeno es su reutilización, las prácticas de agricultura intensiva llevan a un agotamiento del Nitrógeno disponible al acortar los plazos, reduciendo de este modo la disponibilidad de Nitrógeno orgánico, por ello se hace imprescindible la utilización de abonos con Nitrógeno orgánico (estiércol, compost, etc.) o Nitrógeno sintético (abonos compuestos de nitratos sintetizados industrialmente). Nota.- La industria química de síntesis de amoniaco y de abonos nitrogenados está alterando seriamente el equilibrio de numerosos ecosistemas terrestres, al movilizar el N desde la forma inactiva N2 a la formas activas. También la combustión a altas temperaturas de combustibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo y sus derivados), está dando lugar a la acumulación en la atmósfera de grandes cantidades de óxidos de N, comúnmente llamados NO x, todos ellos acaban evolucionando finalmente a la forma de NO2, el cual puede deponerse bien por vía seca o húmeda (en este caso en forma de HNO3), dando lugar al fenómeno de contaminación llamado lluvia ácida, de fatales consecuencias sobre numerosos ecosistemas; de otro lado la aportación a los ecosistemas acuáticos y terrestres por esta vía de grandes cantidades de NO 3 supone una vía de fertilización natural adicional, que puede estar haciendo aumentar la producción de los ecosistemas . Nota.- La nueva agricultura biológica está basada en los siguientes preceptos: Abonado orgánico natural. Control de las plagas mediante el uso de depredadores naturales, hormonas y machos estériles, rehusando a la utilización de insecticidas químicos. Cultivos mixtos, intercalados o en rotación, que controlan plagas y protegen y enriquecen el suelo. Técnicas de riego por goteo, que ahorran agua y evitan la salinización. CICLO DEL FÓSFORO. El fósforo es constituyente básico de las moléculas orgánicas, entre las que destacan el ATP, y las moléculas de la herencia ADN y ARN, asimismo es constituyen de esqueletos y caparazones de los animales e interviene en la estabilidad del pH de los líquidos corporales intra y extracelulares. El fósforo llega a ser hasta un 0,2 % y un 1 % de las estructuras vegetales y animales respectivamente. Se entiende de este modo por que el fósforo es un nutriente esencial para vegetales y animales sobre todo en sus formas de (PO4-3 y HPO4-2). El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos, formando parte de la litosfera. Desde estos su liberación queda a merced de procesos geológicos muy lentos (entre 105 y 108 años). La meteorización y la erosión lo ponen a la disposición de los seres vivos bajo la forma de fosfatos disueltos en el agua del suelo, desde donde es tomado por las raíces de los vegetales y de estos pasa al resto de la cadena alimentaria. Cuando estos seres vivos mueren la acción de los organismos descomponedores libera al medio nuevamente el fósforo en forma mineral. Los restos de animales ricos en fósforo también pueden llegar al mar, de donde pasan a los peces y de estos a las aves acuáticas (gaviotas, pelícanos, cormoranes), los cuales depositan sus excrementos ricos en fósforo en las costas formando importantes depósitos 24 llamados “guano” que son utilizados como abono. El resto del fósforo queda depositado en los depósitos marinos, que en el transcurso de años pueden ser expuestos a la intemperie por los fenómenos geológicos entrando nuevamente en el ciclo. Debido a lo anteriormente dicho (a) no tiene fase gaseosa, no se puede tomar del aire, b) muchos fosfatos son inasequibles para las plantas por ser poco solubles y c) su liberación por meteorización de las rocas es un proceso extraordinariamente lento), el fósforo nunca es abundante en ningún ecosistema y por ello suele ser el factor limitante en el crecimiento de las plantas en condiciones naturales (incluso por delante del Nitrógeno, que también limita a menudo el crecimiento). Debido a ello también los ecosistemas intentan retenerlo el mayor tiempo posible antes de perderlo, el tiempo de permanencia en los ecosistemas terrestres está entre 100 y 10000 años según la eficacia del sistema de almacenamiento o reciclado. En los ecosistemas acuáticos la permanencia es de unos 10 años. Nota.- Los fosfatos son componentes básicos de todos los abonos sintéticos, ya que son imprescindibles para permitir el crecimiento de los vegetales en suelos pobres. La explotación masiva de los depósitos de guano y de rocas fosfatadas puede llevar al agotamiento de las reservas, las cuales están estimadas en menos de 100 años. Nota.- La utilización masiva de fosfatos y sus derivados como componentes de los detergentes ( en los cuales se utiliza como agente blanqueante), así como el lavado superficial y por lixiviado de campos de cultivo en los cuales se utilizan abonos orgánicos, está originando un serio problema en muchos ecosistemas acuáticos, conocido como eutrofización, que consiste en una excesiva proliferación de ciertas formas de vida, con una alteración de los equilibrios entre especies, agotamiento del oxigeno, perdidas de potabilidad del agua, etc. CICLO DEL OXIGENO. El oxigeno es cuantitativamente el segundo gas de la atmósfera (21 %) y es el componente mayoritario de los seres vivos (al ser el 88 % de la masa del agua que a su vez es el principal componente de cualquier ser vivo, además de ser componente de moléculas orgánicas e inorgánicas relacionadas con la vida). El ciclo del O 2 está íntimamente ligado al del CO2, al ser este su principal vehículo en la biosfera. Del balance entre respiración y fotosíntesis está la llave de los intercambios, si bien el oxigeno está sujeto a numerosas transformaciones posibles en la atmósfera y a su paso a los sedimentos en forma de minerales oxidados. Su concentración está finamente regulada por el balance entre los dos procesos y no sufre grandes variaciones, una disminución implicaría una disminución en el rendimiento de la respiración celular y un gran problema para los organismos heterótrofos, un aumento, haría decaer la fotosíntesis para la cual el aumento de la concentración de O 2 es un inhibidor y multiplicaría exponencialmente las probabilidades de incendios forestales. Nota.- El oxigeno no formaba parte de la atmósfera primitiva de la tierra, sino que fue la actividad fotosintética prolongada durante millones de años la que la lleno de oxigeno como producto residual de la fotosíntesis. Su gran actividad química lo convirtieron a la vez en un reactivo ideal para obtener cantidades de energía muy superiores a las que hasta entonces había logrado obtener y de otro lado peligroso por su capacidad para degradar gran cantidad de moléculas orgánicas, de modo que los seres vivos tuvieron que adaptarse a su presencia desarrollando estructuras que permitieran aprovecharse de sus ventajas minimizando sus inconvenientes. En la actualidad la presencia de oxigeno es una condición para la existencia de vida. 25 CICLO DEL AZUFRE. El azufre es componente minoritario de los seres vivos, forma parte de dos aminoácidos (metionina y cisteina), y de compuestos metabólicos como el acetil-CoA. Su papel mas importante es el de determinar la estructura secundaria de las proteínas de la cual depende a su vez su funcionalidad. La principal reserva de este elemento la constituyen los yesos de la litosfera y el sulfato (SO4-2) disuelto en el agua de los océanos. Cuando cuencas endorreicas y mares someros se evaporan se forman depósitos en forma de yesos. De otro lado los yesos aunque poco abundantes en los suelos no escasean ya que aunque se produzcan perdidas por lavado superficial y lixiviado estas son repuestas por las lluvias de forma natural. La llave de entrada del azufre a la biosfera es la reducción fotosintética del SO 4-2 por parte de los productores primarios (solo las plantas las bacterias y los hongos son capaces de incorporarlo directamente, ello lo llevan a cabo llevando a cabo la transformación SO4-2 SO3 SH2, este último ya es incorporado a las biomoléculas). A partir de aquí pasará de unos niveles tróficos a los siguientes. El S será devuelto mayoritariamente a la atmósfera en forma de SH2 al descomponerse la materia orgánica tras la muerte de los seres vivos. En otros casos el S puede quedar retenido formando parte del carbón y el petróleo. Una fracción del SH2 queda en el suelo dando lugar a una parte importante del ciclo en la cual intervienen numerosas bacterias que intervienen en el reciclaje del S, la estrategia seguida es diversa y en el intervienen hongos (como Neurospora y Aspergillus), bacterias aerobias y anaerobias (como Escherichia y Proteus), bacterias fotosintetizadoras del azufre, etc., en unos casos lo que se hace es llevar a cabo la oxidación del SH2 hasta SO4-2, S-2 o S0, para obtener energía, y en el caso de las bacterias fotosintetizadoras utilizan el SH2 como dador de electrones (fotosíntesis anoxigénica) trasformándolo igualmente en SO4-2. El SO4-2 estará dispuesto a se utilizado nuevamente por las plantas. En las zonas pantanosas y mares en condiciones de ausencia de O 2 el sulfato es reducido por las bacterias sulfatoreductoras a SH2, liberando O2 que queda disponible para la respiración de otros organismos. Ese SH2 puede seguir dos caminos a) combinarse con iones abundantes como es el hierro formando depósitos de pirita (SFe), en este caso, el S será devuelto a la atmósfera por los volcanes. b) Ascender a lugares oxidados donde se oxida de nuevo a SO4-2 mediante procesos foto o quimiosintéticos en función de la presencia o ausencia de luz. De otro lado parte del SH2 pasa del océano a la atmósfera que compensa las perdidas de SO4-2 hacia el mar debidas al arrastre por la lluvia. Este paso es llevado a cabo de forma mayoritaria por las algas denominadas Dimetil sulfuro (DMS). En cualquier caso el SH2 de distintas procedencias que llega a la atmósfera sufrirá rápida oxidación a SO2 y finalmente formará SO4, que será arrastrado por el agua de la lluvia, se sumará de este modo a los gases sulfurosos liberado por los volcanes (SH 2, SO2 y SO3), a la sal marina y SO4 levantados del mar por el viento y al SO2 liberados por las industrias y procesos de combustión en general, en todos los casos se sufrirá oxidación y transformación a SO4, así como arrastre por el agua de la lluvia, devolviendo de este modo al suelo y al mar el SO4-2. Nota.- La liberación masiva de SO2 como consecuencia de la combustión de carburantes fósiles (sobre todo carbón y petróleo), está agudizando un fenómeno medioambiental conocido como lluvia ácida, debido al aumento en la concentración de derivados del azufre en el agua de la lluvia, 26 -2 particularmente SO4 . La acidificación de las lluvias está trayendo graves problemas en numerosos ecosistemas bastante sensibles, como lagos, bosques, etc. Nota.- Se está valorando considerablemente en la actualidad la contribución de las algas Dimetilsulfato (DMS) en la regulación del clima de la Tierra. Estas bacterias liberan a la atmósfera grandes cantidades de SH2 (en forma de Dimetil sulfuro CH3-S-CH3) retirando sulfatos disueltos en el agua del -2 mar. El SH2 en la atmósfera se trasforma en SO 4 , contribuyendo al aumento de opacidad de la atmósfera, una mayor reflexión de la radiación solar y con ello un enfriamiento de la superficie terrestre. Estas algas son las responsables de ese inconfundible olor a mar. Nota.- Los depósitos de SO4-2 provenientes de la lluvia no solamente tienen un efecto perjudicial ya que también contribuyen a enriquecer los suelos en sulfatos. 8. EL ECOSISTEMA REGRESIÓN. EN EL TIEMPO. SUCESIÓN, AUTORREGULACIÓN Y Los ecosistemas no son algo fijo, sino que son dinámicos y están sujetos a numerosos cambios. En todos los ecosistemas se observa una tendencia hacia la adquisición de estadios progresivamente más estables. A este proceso lo denominamos una sucesión, que podríamos definirlo como el conjunto de cambios que se producen en un ecosistema a lo largo del tiempo. Se llama estado de madurez el estado en que se encuentra un ecosistema dentro del proceso de sucesión. Habitualmente se pasa desde estadios iniciales con comunidades sencillas y poco exigentes que colonizan el terreno hasta estadios mas avanzados de biocenosis más organizadas. Una sucesión típica comenzaría cuando sobre una roca desnuda la lluvia, los cambios atmosféricos y de temperatura van alterando la superficie de esta. Se formaría así un mantillo que sería colonizado por vegetales inferiores como algas o líquenes, poco después aparecerán los primeros musgos. La acción combinada de los agentes atmosféricos, geológicos y biológicos irá formando una capa de residuos orgánicos y de partículas minerales, “el suelo”. Hasta ese momento solo vegetales con estructuras muy primitivas han sido capaces de crecer en condiciones muy extremas con grandes fluctuaciones de la humedad y la temperatura. Sobre el suelo incipiente, y especialmente en las grietas de las rocas empezarán a crecer algunas plantas vasculares de raíces poco profundas, su acción biológica y sus restos irán acelerando la disgregación de la roca y enriqueciendo el suelo, este cada vez será cada vez más capaz de retener humedad, con lo cual las plantas podrán contar con esta reserva. Las oscilaciones de temperatura también se hacen menores a medida que se desarrolla el suelo y aumenta la cobertera vegetal. Poco a poco se irá produciendo una sustitución de unas comunidades vegetales por otra, cada vez más complejas, de forma paralela se producirá una sucesión de las comunidades de animales y de descomponedores. Al final de todo el proceso el suelo tendrá varios centímetros de espesor y se habrá instalado una vegetación considerable, con frecuencia forestal. Un ejemplo de sucesión típica podría ser la siguiente: EDAD EN AÑOS 0 1 Tipo de Campo raso comunidad 2 Pradera 3 – 20 Arbustos 25 –100 Bosque de pinos 150 Bosque caducifolio ETAPAS DE UNA SUCESIÓN HASTA LA FORMACIÓN DE UN BOSQUE 27 Habitualmente se distingue entre dos tipos de sucesiones: a) Sucesión primaria. Es aquella que se produce cuando se instala la vida en un área previamente deshabitada. Por ej. Las dunas de arena recién formadas, las corrientes de lava, el terreno descubierto al retirarse un glaciar. b) Sucesión secundaria. Es aquella que se da en un área tras una importante alteración del ecosistema, que origina una regresión, pero conservando total o parcialmente el suelo, sobre el cual se encuentran semillas, esporas, etc. Son causas de sucesiones secundarias los incendios forestales, la tala de los bosques, el abandono de los campos de cultivo o la aparición de enfermedades. La sucesión secundaria no repite las fases de la sucesión primaria ya que sutiles diferencias en el punto de partida pueden originar drásticos cambios en las relaciones entre las especies, llegándose a composiciones de especies del ecosistema muy distintas. No todas las sucesiones requieren mucho tiempo para su desarrollo, por ej. Sobre un árbol caído o la carroña de un animal muerto se producen sucesiones muy rápidas. Toda sucesión tiende a un límite, que es aquel en que las proporciones de las especies se conservan en el tiempo, y funciona perfectamente el reciclado de los elementos, de forma que la materia del sistema permanece prácticamente constante. Este estadio final e hipotético es llamado clímax. A escala geológica ninguna comunidad es estable. Tanto para las sucesiones primarias como secundarias se observan una serie de reglas generales sobre los cambios que se van produciendo; estos son: Incremento de la diversidad. Ello conlleva una explotación más intensiva de los recursos del medio. Aumento de la complejidad estructural. Aumenta el número de niveles tróficos y la complejidad de las redes tróficas, ello contribuye a aumentar la estabilidad del ecosistema. Nota.- A mayor diversidad, mayor número de nichos ecológicos ocupados, mejor aprovechamiento de los recursos y mayor estabilidad ya que cualquier cambio no va a afectar al ecosistema como un todo. Aumento de la biomasa.- Se debe al aumento en la diversificación y a la mayor ocupación de nichos ecológicos. Tendencia a la disminución de la productividad. Es decir a que la respiración iguale a la fotosíntesis. Ello se debe a que progresivamente va aumentando la cantidad de biomasa inerte (troncos de los árboles) y de materia orgánica muerta. Nota.- Los ecosistemas más productivos son los ecosistemas jóvenes, en sus primeros estadios de desarrollo, debido al progresivo aumento con el tiempo en estos de necromasa y materia orgánica inerte. (Por ej. un campo de cultivo es mucho más productivo que un bosque, porque aunque en este la biomasa sea muy elevada, también lo es el consumo respiratorio, mientras que en el campo de cultivo aunque la biomasa no sea tan grande, el consumo respiratorio por parte de esta es muy inferior en proporción). Se reduce la tasa de reproducción de los organismos.- A lo largo de la sucesión se produce una sustitución de especies de rápido crecimiento y vida breve, con facilidad de dispersarse y poco exigentes en cuanto a las condiciones del medio (especies estrategas de la “r”), por especies de vida más larga, menor número de descendientes y mayor especialización (especies estrategas de la “K”). De este 28 modo cada especie queda encajada en su nicho y se produce un aumento en el número de estos. La explotación por parte del hombre de los ecosistemas tiene un efecto rejuvenecedor de estos, produciendo una disminución en la diversidad y un aumento en la productividad. El proceso de vuelta atrás, rejuvenecimiento o involución es llamado “regresión”. Ejemplos de regresiones son la deforestación, los incendios forestales y la introducción de especies nuevas. Nota.- Se ha comprobado que el fuego y los incendios forestales pueden ser mecanismos naturales de autorregulación de los ecosistemas. En algunos estudios se ha podido observar que tras un incendio sólo los ejemplares más viejos y ricos en resina son los que arden, actuarían así los incendios controlando el crecimiento de la vegetación e impidiendo la existencia de incendios mayores y más devastadores. Sin embargo junto a este hecho, el hombre ha provocado muchos incendios para ganar tierras para el pastoreo, y si bien ello favorece el crecimiento de especies pirófilas, también es cierto que el humus es también destruido, dejando al suelo expuesto a la erosión. Nota.- Un ejemplo llamativo de lo que es una alteración profunda de un ecosistema tras la introducción de una especie nueva es lo sucedido con la introducción del conejo en Australia, el cual al no encontrar depredador alguno creció su población de forma descontrolada, y estableciendo competencia con el canguro. El rápido crecimiento de la población de conejos produjo una deforestación de amplias áreas de Australia que han quedado expuestas a la erosión y sometidas al riesgo de desertización. Hoy en día los conejos sobreviven a plagas y caza aumentando su número sin cesar. 9. IMPACTOS SOBRE BIODIVERSIDAD. 9.1. LA BIOSFERA: DEFORESTACIÓN Y PERDIDA DE DEFORESTACIÓN. CONCEPTO, CAUSAS Y CONSECUENCIAS. Desde el comienzo de la agricultura (hace unos 10.000 años) hasta la actualidad, los bosques han disminuido considerablemente (se ha visto reducido aproximadamente a un tercio), sobre todo en los últimos 50 años, hasta reducirse a un 30% del total de la superficie terrestre. La pérdida de bosques se debió en parte a cambios climáticos, pero fue causada también por actividades humanas; en este último caso se habla de deforestación “la deforestación es la conversión del bosque para otros usos”. La pérdida de bosques se está produciendo sobre todo en los países en vías de desarrollo, en sólo treinta años desde 1960 a 1990, se ha perdido una quinta parte de toda la cubierta del bosque tropical natural. Causas de la deforestación: La extensión de la agricultura y la ganadería: es, quizá, la mayor causa de deforestación; el drástico crecimiento de la población mundial ha ocasionado un incremento importante de suelo agrícola. La demanda de madera, leña y fabricación de papel, sobreexplotando el bosque sin permitir su regeneración. Los incendios forestales, sobre todo si son recurrentes, que conllevan la desaparición de bosques y la pérdida de suelos. La lluvia ácida, sobre todo en el norte de Europa. 29 El desarrollo urbano y las obras públicas (carreteras, grandes presas…) en zonas boscosas. Las plagas, enfermedades y sequías. Actividades industriales como la minería. Consecuencias de la deforestación. Perdida de biodiversidad. Los bosques poseen el 60% de la biodiversidad del planeta. Mayor continentalidad y brusquedad del clima. Los bosques regulan el clima a escala local y mundial, amortiguando los contrastes térmicos (día-noche, veranoinvierno). Menor recarga de los acuíferos por la menor infiltración y mayor erosión y degrada ción del suelo. Aumento de inundaciones por la mayor escorrentía, Menor retención de contaminantes atmosféricos, (los bosques actúan de filtros reteniendo parte de la contaminación atmosférica) Mayor efecto invernadero. Los bosques fijan el CO2 durante la fotosíntesis. Pérdida de zonas de ocio, turismo, paisajes, lugares de relajación, etc. Pérdida de recursos. Los bosques proporcionan gran variedad de sustancias y materias primas como madera, resinas, corcho, aceites, moléculas con propiedades farmacológicas, alimentos (frutos secos, setas, especias, cacao, etc.). LA PÉRDIDA MUNDIAL DE LA BIODIVERSIDAD. 9.2.1 Concepto de biodiversidad Se entiende por biodiversidad, a la “riqueza o variedad de especies presentes en un ecosistema”. En realidad la biodiversidad comprende una triple vertiente: diversidad específica (variedad de especies presentes), diversidad o variedad de ecosistemas y también la diversidad o riqueza genética (variedad dentro de una misma especie). La biodiversidad dentro de un ecosistema contribuye al aumento de las relaciones entre individuos de una especie con los de otras especies, y con el propio medio, lo cual se traduce en una mayor estabilidad (entendida esta como la capacidad para retornar a las condiciones iniciales). Esta que puede ser una regla general presenta numerosas excepciones habiendo ecosistemas con muy poca diversidad y muy estables y otros con gran diversidad y poco estables (como puede ser un zoo). El número de especies conocidas se sitúa alrededor de 1,7 millones, aunque se estima que existen unos 5 millones de especies en nuestro planeta, por tanto, la mayoría son desconocidas y se encuentran sobre todo en las selvas tropicales que están desapareciendo por acción del hombre. En las llanuras abisales se piensa que pueden existir cientos de miles de especies aún sin descubrir. 9.2.2 Importancia de la biodiversidad Se puede afirmar, sin ninguna duda, que el mayor tesoro de nuestro planeta es su biodiversidad. Entre otros la biodiversidad tiene los siguientes valores: 30 1. Valor económico o productivo 2. Valor genético 3. Valor ecológico 4. Valor estético 5. Valor científico y cultural 6. Valor ético 1º) VALOR ECONÓMICO o PRODUCTIVO. Nuestra sociedad depende por completo de varias especies de seres vivos y nuestra calidad de vida es mayor cuanto más variados son. a) En nuestra alimentación, cuanto más variada sea, mejor para la salud. Ésta se basa en unas 30 especies de plantas, y otras tantas de animales, pero sería mejor para nosotros que no dependiéramos de un número tan reducido (¿qué pasaría si hubiera una plaga que las extinguiera?); en el mundo existen numerosas especies, algunas aún sin descubrir, sobre todo de plantas, cuya utilidad como alimentos aún no se ha valorado. b) En la medicina. Muy pocas sustancias sintéticas se utilizan en medicina. La mayoria han sido “inventadas” por las plantas (ácido acetilsalicílico: aspirina), hongos (antibióticos), etc. En muchos bosques y selvas existen numerosas plantas cuyo valor sanitario aún está por descubrir. Alguna podría ser vital para alguna enfermedad que por ahora consideramos incurable. c) Como utensilios. La madera, el papel, numerosas fibras para tejidos, perfumes, pegamentos y un sinfín de otros materiales no tienen recambio satisfactorio en la industria y a menudo son la base económica de regiones enteras. Y muchas utilidades de numerosas plantas quedan aún por descubrir. 2º) VALOR GENÉTICO. Dentro de cada especie conocida, existe además una diversidad individual que no tiene que ver con los hábitos adquiridos sino con sus genes. Ejemplo: Las diferentes variedades de trigo han sido utilizadas para poder adaptarse a los distintos climas donde se cultiva, y en muchos casos se han cruzado artificialmente para obtener variedades mejores. El potencial genético de muchas especies es increíble. No hay nada más que fijarse en las distintas razas de animales domésticos, y cada una de ellas es útil para una cosa (carne, leche, lidia, etc. en el toro). 3º) VALOR ECOLÓGICO. Dentro de la biosfera, las distintas especies cumplen misiones importantes para mantener el delicado equilibrio natural. La diversidad contribuye a la estabilidad de los ecosistemas. Aunque su desaparición no suponga un desastre a corto plazo, puede que disminuya alguna función vital dentro del ecosistema; algunas de estas funciones todavía se desconocen. Y muchos seres vivos intervienen, por ejemplo, en la producción de oxígeno, en la fertilización del suelo, en la depuración de las aguas, etc. 4º) VALOR ESTÉTICO. Basado en la belleza de los ecosistemas (paisajes) y de las formas de vida de las comunidades que contienen. 5º) VALOR CULTURAL Y CIENTÍFICO. Los conocimientos de la ciencia han avanzado gracias al conocimiento de los seres vivos y a la ayuda que han prestado en la investigación. 31 Además, no es sólo cultura el arte, la literatura o la historia. También es cultura la ciencia y el conocimiento de los seres vivos que comparten la Tierra con nosotros. 6º) VALOR ÉTICO. Tiene una doble vertiente. Puede ir contra la moral de muchas personas matar a un ser vivo, por pequeño que sea. Pero sin llegar a tanta “sensibilidad”, más propia de sociedades “animalistas” o protectoras de animales que de “ecologistas”, lo que importa al hablar de biodiversidad no es la muerte de un ser vivo, sino la desaparición de una especie (piensa que el objetivo más primario de todos los seres vivos es la perpetuación de su especie, y que si contribuimos a su extinción, aún sin matarlos directamente, atentamos contra el derecho de toda especie a compartir el planeta con nosotros, que somos, en comparación con la mayoría de ellas, unos recién llegados). La otra vertiente es el derecho de las generaciones venideras a no sufrir las consecuencias del empobrecimiento del planeta (pérdida de los otros 5 valores). 9.2.3 Causas de la pérdida de biodiversidad Las actividades humanas han tenido un efecto muy negativo sobre la diversidad biológica. Destacan las siguientes causas de pérdida de biodiversidad: 1. Deterioro y fragmentación de los hábitats naturales. La destrucción de la selva tropical es la mayor amenaza a la biodiversidad ya que su riqueza de especies es enorme. Otros ecosistemas muy delicados y con gran diversidad son los arrecifes de coral. También están muy maltratados los humedales, pantanos, marismas, etc 2. Introducción de especies nuevas o exóticas. 3. Excesiva presión explotadora sobre algunas especies. 4. Contaminación de suelos, agua y atmósfera. 5. Cambio climático. 6. Industrialización e intensificación de las prácticas agrícolas y forestales. 32 1. El suelo como interfase: composición, textura y estructura 1.1. Concepto de suelo, Edafología y Edafosfera. 1.2. Composición del suelo: fase sólida (orgánica e inorgánica), líquida y gaseosa 1.3. Textura 1.2.1. Concepto 1.2.2. Tipos (arenosa, limosa, arcillosa) 1.4. Estructura 1.4.1. Concepto 1.4.2. Tipos 1.5. Importancia de la porosidad y permeabilidad en la textura y estructura. 2. Nociones generales sobre la formación del suelo 2.1. Etapas del proceso de formación de un suelo (disgregación mecánica, meteorización química, actuación de los seres vivos... 2.2. Diferenciación del perfil: Horizontes del suelo. 3. Factores de edafogénesis 3.1. Concepto (elementos que intervienen en el origen y evolución de un suelo). 3.2. Factores físicos (R. Madre, topografía, tiempo, precipitaciones, temperatura, viento). 3.3. Factores biológicos: Animales y vegetales (macro y micro) clima: humedad, 4. Tipos de suelos 4.1. Suelos Zonales: Concepto. Cite ejemplos. 4.2. Suelos Intrazonales: Concepto. Cite ejemplos. 4.3. Suelos Azonales: Concepto. Cite ejemplos. 5. Ejemplos de suelos de la Región de Murcia. 6. La erosión del suelo. Erosión natural y antrópica 6.1. Erosión hídrica Concepto. Factores desencadenantes: Lluvia (frecuencia e intensidad), naturaleza del suelo, pendiente, vegetación, acción humana (incendios, deforestación, obras de ingeniería civil...). Formas de erosión hídrica: a) Arrastres de suelos en superficie (laminar, en surcos, en cárcavas); b) Movimientos en masa (deslizamientos del terreno, coladas de barro). 6.2. Erosión eólica Concepto. Factores desencadenantes: Características del suelo (seco, disgregado...), topografía, vegetación y viento 7. Consecuencias de la erosión. Desertización. Otros: a) disminución del rendimiento de los cultivos; b) aumento de los costes de la agricultura; c) colmatación y contaminación de embalses, ríos y sistemas de drenaje naturales y artificiales; d) pérdida de recursos naturales: suelo, agua y 1 material vegetal; e) sobreexplotación de las aguas subterráneas; f) aumento de la frecuencia y gravedad de las inundaciones; g) efectos en la producción de energía y en depuradoras; h) deterioro de la calidad de vida; i) desertificación. 8. Contaminación y degradación de suelos. Degradación biológica: Pérdida de cubierta vegetal y disminución del porcentaje de materia orgánica. Degradación física: Prácticas de cultivos inadecuada y compactación superficial Salinización: Concepto. Salinización natural y antrópica. Alcalinización. Contaminación química: Fuentes de la contaminación química. 9. Desertización. Concepto de desertización y desertificación. Causas de la desertificación. Consecuencias socioeconómicas de la migraciones...). desertización (hambre, pobreza, 10. Valoración de la importancia del suelo y los problemas asociados a la desertización. Otros: a) disminución del rendimiento de los cultivos; b) aumento de los costes de la agricultura; c) colmatación y contaminación de embalses, ríos y sistemas de drenaje naturales y artificiales; d) pérdida de recursos naturales: suelo, agua y material vegetal; e) sobreexplotación de las aguas subterráneas; f) aumento de la frecuencia y gravedad de las inundaciones; g) efectos en la producción de energía y en depuradoras; h) deterioro de la calidad de vida; i) desertificación. 11. El problema de la desertización en la Región de Murcia. 12. Reconocimiento experimental de los horizontes del suelo. 2 3 PUNTOS El suelo: 1) Composición, textura y estructura del suelo. 2) Nociones generales sobre la formación del suelo. 3) Factores de edafogénesis. (Murcia, Junio de 2008) Factores de edafogénesis. Explique como influye cada uno de ellos en la formación del suelo. (Murcia, Septiembre de 2000), (Murcia, Septiembre de 1999). Factores y procesos de formación del suelo (o de edafogénesis). (Murcia, Junio de 1996). Degradación del suelo: Concepto; factores de la degradación; tipos de degradación (biológica y física); consecuencias de la erosión del suelo. (Murcia, Septiembre de 2007) DEGRADACIÓN DEL SUELO. 1) Concepto y factores (antrópicos y naturales). 2) Contaminación química: fuentes de la contaminación química. 3) Erosión: concepto, erosión natural y antrópica. 4) Erosión hídrica: concepto, factores desencadenantes y formas de erosión. 5) Erosión eólica: concepto y factores desencadenantes. (Murcia, Septiembre de 2006) Erosión hídrica del suelo: factores desencadenantes y formas de erosión. Consecuencias de la erosión del suelo. (Murcia, Junio de 2004). Erosión hídrica del suelo: factores desencadenantes y formas de erosión. Explique las consecuencias más importantes de la erosión del suelo. (Murcia, Junio de 2002). Erosión hídrica del suelo: Causas y formas de erosión. Explique las consecuencias más importantes de la erosión del suelo. (Murcia, Junio de 1998). Explique las razones fundamentales por las que hay en España zonas sometidas a una progresiva desertificación. Proponga algunas medidas para paliar sus efectos. (Murcia, Junio de 2001) Explique las razones fundamentales por las que hay en España zonas sometidas a una progresiva desertificación. Proponga algunas medidas para disminuir o evitar sus efectos. (Murcia, Junio de 1997). 1 PUNTO El suelo: concepto, composición, textura y estructura. (Murcia, Septiembre de 2005). Defina los siguientes conceptos referidos al suelo y relaciónelos entre sí: permeabilidad, textura y estructura. (Murcia, Junio de 2004). Definición de los siguientes términos: acuífero, riesgo geológico, suelo y energía geotérmica). (Murcia, Septiembre de 1999). Factores de edafogénesis. Concepto. Factores físicos y biológicos. (Murcia, Septiembre de 2008) Definición de suelo, factor de edafogénesis y desertificación. (Murcia, Septiembre de 1998) Suelos zonales. Concepto y tipos. (Murcia, Junio de 2005) Definición de suelos zonales, azonales e intrazonales. Ponga un ejemplo de cada uno de ellos. (Murcia, Septiembre de 2002). Definición de suelos zonales, azonales e intrazonales. Ponga un ejemplo de cada uno de ellos. (Murcia, Septiembre de 1997). ¿Qué factores favorecen la erosión hídrica del suelo?. Razone la respuesta. (Murcia, Junio de 2000). 3 Explique la relación entre deforestación, erosión e inundación. Comente brevemente la problemática de las inundaciones las regiones mediterráneas. (Murcia, Septiembre de 2002). Concepto y causas de la desertificación. (Murcia, Junio de 2007) Defina erosión, desertización y desertificación. ¿Qué relación existe entre ellas?. (Murcia, Septiembre de 2001) Explique la relación entre deforestación, erosión e inundación. Comente brevemente la problemática de las inundaciones en el Sureste peninsular español. (Murcia, Septiembre de 1999). Explique razonadamente por qué cuando se realiza una deforestación masiva: 1) La pluviosidad disminuye y las sequías se vuelven comunes en la región y 2) Se incrementa la erosión del suelo y se reduce su fertilidad. (Murcia, Junio de 1999). Describa los siguientes conceptos: trasvase fluvial, ordenación del territorio y degradación de los suelos. (Murcia, Junio de 2001) Describa dos procesos de degradación de suelos diferentes a la erosión y sugiera medidas para paliarlos. (Murcia, Septiembre de 2003), (Murcia, Septiembre de 2002). Describa dos procesos de degradación de suelos diferentes a la erosión y sugiera medidas para paliarlos. (Murcia, Septiembre de 2000). Definición de riesgo geológico, acuífero y desertificación . (Murcia, Septiembre de 2002). Definición de medio ambiente, riesgo geológico y desertificación. (Murcia, Junio de 2000). Definición de efecto invernadero, acuífero y desertificación . (Murcia, Septiembre de 1997). El problema de la desertificación en áreas mediterráneas: Concepto de desertización y desertificación. Causas y consecuencias socioeconómicas de la desertificación. (Murcia, Junio de 2006). La desertización es un problema grave en el área mediterránea. Explique cuatro medidas para luchar contra sus efectos. (Murcia, Junio de 2003) ¿Qué se entiende por desertificación?. ¿Por qué se produce y cuales son sus consecuencias ambientales?. (Murcia, Septiembre de 1999). Describa dos medidas para la regeneración de suelos y otras dos para protegerlos de la erosión. (Murcia, Septiembre de 1998), (Murcia, Septiembre de 1996). 4 1. EL SUELO: COMPOSICIÓN, TEXTURA Y ESTRUCTURA 1.1. CONCEPTO DE SUELO, EDAFOLOGÍA Y EDAFOSFERA. Suelo.- Llamamos suelo a aquella capa superficial, disgregada y de espesor variable que recubre la superficie terrestre, cuyo origen es la meteorización mecánica o química de la roca preexistente. Es por tanto una mezcla compleja de sustancias inorgánicas procedentes de la alteración de las rocas y de sustancias orgánicas procedentes de la actividad biológica y de la descomposición de los restos orgánicos tras la muerte de los seres vivos. El suelo es la base de la vida en la Tierra (si exceptuamos la vida acuática). De su presencia o ausencia y de su grado de desarrollo depende el tipo y cantidad de vegetación y de esta manera la presencia de alimentos, madera y otros recursos. La capa superficial de la Tierra constituida por el suelo es llamada Edafosfera; y la ciencia que estudia los suelos “Edafología”; (”edafos” = suelo). Las civilizaciones clásicas desaparecieron a causa del agotamiento de sus suelos, esperemos que seamos capaces de reaccionar a tiempo en el proceso de deterioro de estos. 1.2. COMPOSICIÓN DEL SUELO: FASE SÓLIDA (ORGÁNICA E INORGÁNICA), LÍQUIDA Y GASEOSA El suelo es una mezcla de sustancias en estado sólido, líquido y gaseoso, pudiendo tratarse de sustancias inorgánicas u orgánicas. Inorgánicas: Comprenden el aire (Oxigeno y CO2), agua y componentes minerales procedentes de la meteorización de la roca madre; pueden ser fragmentos de rocas (cantos, arenas, limos y arcillas) o sales minerales (silicatos, sulfatos, carbonatos, nitratos, fosfatos y óxidos de distintos tipos). Orgánicas: Se trata de restos de hojas, ramas, excrementos, cadáveres de cualquier tipo de animal, en diverso grado de descomposición, y que en conjunto dan lugar a una masa de color negruzco llamada “humus”. Además en el suelo se encuentra una gran cantidad de microorganismos diversos (bacterias, hongos, algas, líquenes, protozoos) cuya acción conjunta permite la humificación y posterior mineralización de la materia orgánica. Asimismo se encuentran presentes todo tipo de vertebrados, invertebrados y plantas superiores. 1.3. TEXTURA Llamamos textura a la composición granulométrica, es decir al porcentaje de materiales de distinto tamaño: grava (2-0,2 mm), arena (0,2-0,02 mm), limo (0,02-0,002 mm) y arcilla(< 0,002 mm). De la textura depende el ascenso capilar del agua, su excesiva 5 evaporación, la infiltración, la aireación y el drenaje del suelo. Los mejores suelos tienen aproximadamente un 50% de arcilla y un 50 % de arena, estos suelos equilibrados son llamados suelos francos. De otro modo cualquier suelo en el que predomina una de las fracciones tiende a ser deficiente 1.4. ESTRUCTURA Se llama estructura a la disposición y estado de agregación de los distintos componentes sólidos del suelo. La textura depende en buena medida del estado de los coloides del suelo (de que estos estén sueltos o floculados). Si los coloides están floculados el suelo presenta una estructura estable, si los coloides están dispersos el suelo presentará una estructura particular. La estructura condiciona la porosidad y la permeabilidad del suelo y de este modo la retención de agua, la de nutrientes y su fertilidad. Según su estructura los suelos se clasifican en: Sin estructura Con estructura granular (la estructura consiste en gránulos más o menos esféricos) Con estructura laminar (con agregados planos más anchos que altos) Con estructura poliédrica (con forma poliédrica más o menos regular) 6 A su vez la estructura determina en buena medida la porosidad y la permeabilidad del suelo. La labor de labranza utilizando diversos útiles (arado, vertederas, monosurco, etc.), modifica esta estructura, aireando los suelos y dotándolos de una permeabilidad y porosidad adecuada para el cultivo. Los suelos con estructura grumosa presentan una porosidad elevada 2. NOCIONES GENERALES SOBRE LA FORMACIÓN DEL SUELO. Llamamos edafogénesis al proceso de formación del suelo. Este es consecuencia de la profunda interacción a lo largo del tiempo entre geosfera, litosfera, atmósfera y biosfera, resultando al final un fino mantillo que conocemos como suelo y en el cual se asienta buena parte de la vida vegetal sobre la Tierra. Depende básicamente de una serie de factores, los más importantes de los cuales son el clima y el tiempo y se lleva a cabo en una serie de fases que conducen a la formación de suelos con distinto grado de madurez. 2.1. ETAPAS DEL PROCESO DE FORMACIÓN DE UN SUELO. PROCESOS DE EDAFOGÉNESIS Se llaman procesos de edafogénesis al conjunto de fenómenos que conducen a la formación de un suelo maduro partiendo de la roca madre; comprendería las siguientes etapas: Disgregación por meteorización mecánica de la roca. Meteorización química de los materiales liberados por esa disgregación. Instalación de los seres vivos (vegetales, microorganismos, etc.) sobre el sustrato inorgánico. En esta fase se acelera la alteración de las rocas al producir los organismos sustancias que atacan a los minerales. Además se produce la incorporación al suelo de los restos de materia orgánica muerta que sufrirá procesos de putrefacción y fermentación. 7 Mezcla de todos estos productos minerales, restos orgánicos y sustancias químicas entre sí y con agua y aire intersticiales. Debido a estos procesos se desarrollan una serie de capas u horizontes de distinta textura, color y consistencia. 2.2. DIFERENCIACIÓN DEL PERFIL: HORIZONTES DEL SUELO Se llama perfil del suelo a la estructura en corte transversal del mismo. En el suelo se observan una serie de capas que reciben el nombre de horizontes o niveles, cuyo número y espesor están en relación directa con el grado de madurez del mismo, hecho que a su vez depende básicamente de las características climáticas de la zona. En un suelo maduro se pueden distinguir los siguientes horizontes: 1) Horizonte A o de lixiviado. Llamado así porque contiene pocas sales minerales al ser arrastradas por la infiltración del agua a niveles inferiores. Está formado por partículas de arena y arcilla, y en él es abundante el humus lo cual le da un color oscuro. En este estrato se encuentran las raíces de las plantas. Se suele subdividir en varios estratos: nivel A0, constituido por hojas caídas (hojarasca) y restos de animales no descompuestos; nivel A1 de color negro constituido por agregados entre el humus y los minerales, confiriendo al suelo su capacidad para retener agua e iones nutritivos (Ca+2, K+, NH+4), nivel A2, donde el lavado es más intenso y domina la materia mineral. 2) Horizonte B o de precipitación. De color más claro al ser más pobre en humus, y muestra diversas tonalidades; de color amarillo o pardo-rojizo por la precipitación en el de los óxidos de hierro y aluminio arrastrados del nivel superior. También se produce en él la precipitación de otras sales como los carbonatos que dan lugar a la formación de costras calizas o caliches. Es también más rico en arcilla y por tanto menos poroso. 3) Horizonte C o subsuelo. Es la capa más profunda. En realidad no es otra cosa que una capa de transito a la roca madre, formada por cantos gruesos sueltos (fragmentos de roca madre), arena y arcilla. Al no llegar los seres vivos ni la acción del clima apenas sufre transformación. 8 4) Horizonte R o roca madre. Formado por la roca madre no fragmentada ni alterada. El espesor del suelo es variable yendo desde algunos centímetros a varios metros, dependiendo de su grado de desarrollo, pudiendo faltar uno o varios de los horizontes. 3. FACTORES DE EDAFOGÉNESIS 3.1. CONCEPTO Se llaman factores de edafogénesis a todos aquellos elementos que intervienen en el origen y posterior evolución del suelo. Se dividen en dos grandes grupos físicos y biológicos. 3.2. FACTORES FÍSICOS La naturaleza de la roca madre. De ella dependerán los componentes minerales que contenga el suelo. Los suelos se pueden formar sobre todo tipo de rocas (sedimentarias, metamórficas y magmáticas), no influyendo en los procesos evolutivos pero sí en su fertilidad. Topografía. Esta determinará en cierta medida la erosión. La pendiente favorece la erosión y dificulta la infiltración del agua (los suelos de zonas llanas suelen ser más profundos que los de zonas con pendiente). También condiciona la orientación hacia el Sol. Tiempo. Es un factor clave en la formación de suelos, ya que la mayoría precisa de cientos o miles de años para formarse, por ello el suelo se puede considerar un recurso no renovable, ya que se destruye a un ritmo mucho más rápido que se forma. Cuando un suelo tiene un perfil estable se dice que es maduro. Clima. Es el factor más importante ya que condiciona el tipo de meteorización que sufren las rocas y su posterior evolución. Entre los componentes climáticos más influyentes se encuentran: el balance hídrico, que determina la relación entre entradas de agua y salidas, si las precipitaciones son intensas se puede producir un lavado de los horizontes superficiales y la consiguiente perdida de sales minerales, por el contrario si la evaporación supera a la precipitación se producirá el ascenso capilar de agua con sales minerales lo cual da lugar a costras. Otros factores importantes son la humedad (que suministra las condiciones necesarias para las actividades químicas y biológicas del suelo), y el viento (que produce un incremento de la evaporación y un arrastre del suelo) así como la temperatura que incrementa la velocidad de las reacciones químicas y biológicas, mostrando un óptimo para el desarrollo de la actividad biológica, mientras que las condiciones adversas impedirán la descomposición de los restos orgánicos. 3.3 FACTORES BIOLÓGICOS De la actividad biológica depende la productividad del suelo al enriquecer a este en materia orgánica en descomposición. Entre los distintos grupos biológicos podemos decir que: Los vegetales actúan como sostén de los suelos, limitando la erosión hídrica y eólica, contribuyen además a la degradación de la roca madre y sus restos al descomponerse dan lugar al humus. 9 Los hongos y microorganismos. Llevan a cabo la descomposición de la materia orgánica muerta, cerrando así los ciclos biogeoquímicos. Su actividad dependerá del clima, siendo máxima en climas tropicales (lo cual producirá escasez de materia orgánica en descomposición, ya que toda será mineralizada) y escasa o nula en climas fríos (abundancia de materia orgánica en descomposición, ya que es muy lentamente mineralizada). Animales. Contribuyen algunos de ellos a la formación del suelo (hormigas, gusanos, algunos mamíferos), llevando a cabo una remoción del suelo que permite un mejor aireado y mezcla de sus componentes. 4. TIPOS DE SUELOS. En la actualidad para clasificar cualquier suelo en todo el mundo se utilizan dos taxonomías o clasificaciones aceptadas internacionalmente que son la Soil Taxonomy (clasificación americana de USDA, United States Departmeit of Agiculture) y la clasificación europea de suelos elaborada por la FAO (También llamada WRB, Base referencial mundial para recursos del suelo). En los primeros tiempos las clasificaciones eran locales. Por ejemplo, había una clasificación francesa, clasificación inglesa, etc.). Las dos clasificaciones actuales están basadas en características de los suelos medidas objetivamente y exactamente cuantificadas. En el caso de la Soil-Taxonormy se tienen además en cuenta aspectos climáticos tales como regímenes de humedad y temperatura. Ambas clasificaciones, sobre todo la americana, son de tipo piramidal con pocas unidades superiores y a medida que descendemos en la pirámide encontramos subtipos de suelos cada vez más numerosos y concretos (nombrados con calificadores que se añaden como apellidos al nombre). La clasificación americana tiene una pirámide como la representada en el esquema: En ambas clasificaciones hay un grupo de trabajo de edafólogos que editan nuevas versiones periódicamente conforme se va avanzando en el estudio de los suelos. Estas taxonomías son algo vivo, en constante evolución. 10 . 5. Ejemplos de suelos de la Región de Murcia. 5.1 Procesos de formación del suelo en la Región de Murcia En la Región de Murcia aparece una gran diversidad de suelos. Abundan los materiales carbonatados. El lavado de carbonato cálcico interviene en la génesis de muchos suelos de la Región de Murcia, si bien sólo excepcionalmente llega a ser total este lavado. Los procesos más relevantes de edafogénesis en la Región de Murcia los podemos clasificar en generales y específicos. Los primeros son procesos que se dan en cualquier suelo. Los específicos son especialmente importantes en la Región de Murcia. Generales: meteorización y humificación. Específicos, los más importantes son descarbonatación-carbonatación y salinización. Meteorización. Proceso de desagregación física y alteración química del material orinal. La desagregación física facilita los procesos químicos tales como disolución, oxidación e hidrólisis. En nuestras condiciones se debe más bien a las altas temperaturas que a las escasas precipitaciones y dependerá su intensidad de la litología fundamentalmente. Humificación. Bajo condiciones naturales, la vegetación aporta restos orgánicos en superficie y en profundidad (por las raíces) de forma que estos restos en parte sufren una mineralización, favorecida por el clima, y en parte se humifican. Si esto ocurre en presencia de carbonato cálcico, el humus que se forma se llama mull calizo. Descarbonatación-carbonatación. La naturaleza carbonatada de los materiales litológicos determina que el lavado de carbonato cálcico intervenga en la génesis de los suelos. El carbonato cálcico se moviliza como bicarbonato cálcico y así se transporta con las aguas de escorrentía. Reprecipita como carbonato cálcico secundario en forma de manchas, concreciones y costras. La migración del carbonato cálcico suele dar lugar a la acumulación de este constituyente en profundidad formando horizontes cálcicos o petrocálcicos. Es el proceso más importante en los Calcisoles. Salinización. El lavado de sales medianamente solubles, como el yeso, o solubles, como la halita, es frecuente en las proximidades de los afloramientos diapíricos, en litologías margosas ricas en evaporizas o en zonas próximas al mar. Se produce una salinización natural. Se da en Solonchak. Gipsisoles y puede darse en Fluvisoles. 5.2 Unidades taxonómicas de suelos en la Región de Murcia En la Región de Murcia existe una gran diversidad de suelos. Aparecen al menos doce grupos. Los más importantes son: calcisoles, fluvisoles, regosoles y leptosoles. Pero además están presentes los arenosoles, cambisoles, vertisoles, gipsisoles, solonchaks, kastanozems, phaeozems y luvisoles. 11 Fluvisoles Son suelos formados a partir de materiales aluviales recientes y que, por tanto, muestran unas propiedades muy relacionadas con aquellos como estratificación, descenso irregular del contenido en materia orgánica en profundidad, cambios acusados de textura de los horizontes, etc. Los Fluvisoles, por tanto, se encuentran situados en las llanuras aluviales o fondos de valles relacionados con los ríos y arroyos de la región: Segura, Guadalentín, Mula, Quípar, Pliego, etc., destacando por su extensión los que se encuentran en el amplio Valle del Guadalentín y la Vega Baja del Segura. Tradicionalmente son suelos utilizados como zona de huerta y frutales en las proximidades de los núcleos urbanos. Arenosoles Se trata de suelos que tienen una textura arenosa, hasta una profundidad de 100 cm. A partir de la superficie. Están caracterizados por su escasa o nula evolución y un perfil prácticamente indiferenciado con un delgado horizonte A, con muy baja incorporación de materia orgánica, sobre un material arenoso totalmente suelto y sin ninguna cohesión entre sus partículas. Son suelos muy permeables y con escasa capacidad de retención de agua, lo que origina que las plantas se vean sometidas a estrés hídrico. Otra peculiaridad es su gran susceptibilidad ante los procesos erosivos, especialmente de erosión eólica. Se encuentran, fundamentalmente, en las playas y barras litorales de la región y en algunos lugares del interior en áreas reducidas del Altiplano de Yecla- Jumilla, desarrollados a partir de arenas y areniscas silíceas cretácicas, y en la llanura situada al Este de Puerto Lumbreras. Calcisoles Comprende aquellos suelos cuya característica fundamental de diagnóstico es la presencia de un horizonte cálcico o petrocálcico, dentro de una profundidad de 100 cm. a partir de la superficie. Se trata de los suelos más abundantes de la comunidad murciana, puesto que cubren casi la mitad de su superficie. Aparecen desarrollados a partir de materiales detríticos suficientemente permeables para que se haya producido el lavado y la posterior acumulación de este constituyente del suelo, tanto en superficies llanas, como en laderas coluviales, depósitos de pie de monte, antiguos conos de deyección, etc. Se han reconocido gran variedad de calcisoles: háplicos, pétricos, lúvicos, lépticos, hipercálcicos e hipersálicos. Los más representativos y los que cubren, con gran diferencia, mayor extensión en el territorio murciano son los dos primeros Se encuentran abundantemente repartidos por todas las comarcas de la Región de Murcia, dedicados, principalmente, a cultivos de leñosas de secano, sobre todo almendros, y en la mitad septentrional a viñedos. 6. LA EROSIÓN DEL SUELO. Cada año se pierden 6 millones de hectáreas de tierra fértil y otros 21 millones quedan tan empobrecidos que no vale la pena cultivarlas ni pastorearlas. La degradación del suelo es un problema gravísimo, ya que el proceso natural de regeneración es extraordinariamente lento; unos 2,5 cms. cada 1000 años. A nivel mundial se estima que la tasa de erosión es entre 20 y 100 veces superior a la de regeneración. Con el término degradación nos referimos a aquellos procesos que conducen a la rebaja o pérdida de la capacidad actual y potencial del suelo para producir bienes o servicios. Los 12 procesos naturales o inducidos más importantes que originan la degradación de suelos en el área mediterránea son: a) Erosión, b) Degradación biológica, c) Exceso de sales, d) Degradación química. FACTORES DE DEGRADACIÓN DEL SUELO Los principales factores que conducen a la degradación del suelo pueden deberse a la actuación directa del hombre (factores antrópicos) o a procesos naturales (factores naturales). Los más importantes de un tipo y de otro son los siguientes: Factores antrópicos Deforestación Pastoreo excesivo Prácticas agrícolas inadecuadas Extensión inadecuada del regadío Sobreexplotación de acuíferos Minería y canteras a cielo abierto Roturación de terrenos marginales Abandono de tierras de cultivo Factores naturales Climáticos Características edáficas Sustrato litológico Topografía Cobertera vegetal EROSION DEL SUELO Es con mucho la forma de degradación del suelo que predomina en los climas áridos como el mediterráneo, con lluvias escasas pero violentas y torrenciales así como prolongados periodos secos. La erosión en si es un fenómeno natural que junto a la meteorización contribuye a la formación del suelo aportando los restos de materia mineral necesarios para conformar los distintos horizontes del suelo. En el caso de la erosión natural la velocidad de arrastre del suelo es lo suficientemente lenta como para que la velocidad de formación del suelo por descomposición de las rocas compense a la perdida de este. Sin embargo el hombre ha llevado a la ruptura de los equilibrios naturales destruyendo los bosques y zonas con vegetación natural, transformándolas en áreas cultivables, abandonando las tierras cultivadas, arando el suelo inadecuadamente, etc. De este modo ha contribuido a la erosión y desaparición de los suelos a través de esta erosión acelerada o antrópica. El proceso de erosión del suelo pasa por las siguientes fases: 1. Destrucción de su estructura. 2. Dispersión de los coloides. 3. Disminución de la permeabilidad, aumento de la proporción de aguas de escorrentía y disminución de las aguas de infiltración. 4. Arrastre de elementos finos por el viento o las aguas superficiales. 5. Destrucción parcial o total de los horizontes del suelo. 13 Las dos principales formas de erosión son la erosión hídrica y la erosión eólica. 6.1. EROSIÓN HÍDRICA Consiste en la disgregación y transporte de las partículas del suelo por la acción del agua de la lluvia. a) Superficialmente por la destrucción de la estructura primitiva del suelo, dispersándose sus partículas constituyentes y siendo estas arrastradas por el agua de escorrentía. Este se puede producir de diferentes formas: 1. Erosión laminar. En ella son arrastradas las partículas más finas del suelo, lo cual provoca un empobrecimiento de los suelos en elementos nutritivos y un descenso en la capacidad de retención de agua. Se producen cambios en la coloración del suelo que tiende a aclararse y también se produce un aumento en la concentración de elementos gruesos (gravas y guijarros) en superficie. 2. Erosión en surcos. El arrastre de partículas ocasiona la formación de regueros o surcos más o menos perpendiculares a las curvas de nivel del terreno. Sigue normalmente a la erosión laminar y se ve favorecida por el aumento de intensidad de las precipitaciones, el aumento de pendiente, y la presencia de obstáculos pétreos o de vegetación. Lógicamente se produce una pérdida aún mayor de elementos nutritivos y se produce un aumento en la proporción de elementos groseros en la estructura del suelo. 3. Erosión en cárcavas. Da lugar a profundas incisiones en el terreno con desaparición total de la estructura horizontal del suelo. Se produce cuando hay una concentración de la escorrentía en alguna zona determinada y se ve favorecido por la impermeabilidad y falta de coherencia en los materiales que componen el suelo (materiales como las margas o las arcillas tan abundantes en España). Da lugar a las formaciones geológicas denominadas bad-lands, tan abundantes en el Sureste Español. Este tipo de erosión es la forma culminante de los procesos de erosión hídrica del suelo. b) En profundidad el agua empapa el suelo a lo largo de todo el perfil creándose condiciones propicias para que se desplace en todo su conjunto por acción de la gravedad. Esta acción se puede realizar en distintos niveles y de diferentes manera, y básicamente puede ser: 1. Coladas de barro. Se producen por la saturación del horizonte superior cuando hay lluvias muy abundantes, y se ven favorecidos si el suelo está desprovisto de vegetación o no tiene la suficiente cohesión. El horizonte superior se transforma en un fluido viscoso que se desliza en el sentido de la pendiente. 2. Deslizamientos del terreno. Se produce cuando el agua al infiltrarse hasta los horizontes más inferiores, acaba alcanzando una capa impermeable. Si sobre esta se acumula una suficiente cantidad de agua, esta puede actuar como lubricante permitiendo el deslizamiento en masa del terreno 6.2 EROSIÓN EÓLICA Se debe a los procesos de abrasión, barrido y arrastre de las partículas del suelo por la acción del viento. Se produce en cualquier área siempre que se den las siguientes condiciones: 14 - Suelo seco y disgregado. Superficie llana en la dirección de viento. Vegetación escasa o nula. Viento lo suficientemente fuerte para producir el desplazamiento de las partículas (mínimo 15 Km./hora). El desplazamiento de las partículas se puede llevar a cabo por suspensión (generalmente las partículas más finas) lo cual origina tormentas de polvo que se pueden desplazar a grandes distancias, por reptación, partículas de hasta 2 mm de tamaño, y por saltación que es la forma más habitual. Los efectos más notables de la erosión eólica son: Desplazamiento de partículas finas, incluyendo materia orgánica. Alteración de la estructura edáfica. Desplazamiento de productos incorporados al suelo en las prácticas agrícolas: pesticidas, herbicidas y fertilizantes. Acumulación de materiales en diques, viales, etc. Daños a los cultivos. FACTORES QUE CONDUCEN A LA EROSIÓN DEL SUELO. Son diversos los factores que conducen a la degradación del suelo, contribuyendo razones de tipo climático, antrópico, etc. Sin embargo es el hombre el factor más activo al modificar la evolución natural de los suelos. a) Factores naturales: ▼ La climatología. Que determina el régimen de precipitaciones, siendo importante la cantidad de estas, lo es mucho más la forma en que esta se distribuyen a lo largo del año (por ej. Las lluvias torrenciales y esporádicas como las debidas a la llamada “gota fría” tienen un efecto erosivo inmenso. ▼ La naturaleza del suelo. Ya que el grado de erosión depende de lo consolidado que este, es decir depende de su textura, estructura, composición mineralógica y abundancia de materia orgánica, que determina la capacidad de retención de agua del suelo y su permeabilidad. ▼ Topografía. El aumento de la pendiente facilita la erosión, al aumentar la velocidad del agua de escorrentía. Inclinaciones superiores al 15% pueden suponer la pérdida total del suelo. ▼ La cobertera vegetal. Que tiene un efecto protector del suelo, al amortiguar el impacto de las gotas de lluvia y frenar el desplazamiento del agua por las laderas. A su vez suministra agentes cementantes de la estructura del suelo. b) Influencia humana ▼ Deforestación. La erosión aumenta cuando se roturan los bosques y la vegetación natural para la implantación de cultivos. ▼ Sobrepastoreo. El exceso de ganado en una región termina agotando las praderas naturales, compactando el suelo y dejando al descubierto la tierra acelerando la erosión. ▼ Prácticas agrícolas. La erosión se ve aumentada al arar y remover el terreno para introducir monocultivos muy productivos a corto plazo pero inestables y con menor desarrollo radicular que la vegetación natural. Con las mismas consecuencias hay que 15 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ citar el abandono de tierras cultivables. Con consecuencia aún más catastróficas ha sido el arado del suelo siguiendo la línea de máxima pendiente que favorece el incremento de velocidad del agua y el aumento de su capacidad erosiva. Minería a cielo abierto y obras publicas. Los desmontes realizados para canteras, minas a cielo abierto, autopistas y otras obras de ingeniería suponen un aumento de la erosión. Expansión de las áreas metropolitanas. Ya que los primitivos núcleos urbanos se asentaban en zonas próximas a valles y tierras fértiles, el aumento actual de la población urbana, de sus necesidades de vivienda y de otras infraestructuras y ha llevado a la erosión y ocupación de buena parte del suelo cultivable. Destrucción de bosques y zonas con vegetación densa transformándolas en áreas cultivables. Incendios forestales que destruyen el bosque y el matorral y con él, el suelo al perderse la capacidad protectora de la vegetación. Utilización de aguas salobres para el riego. Uso de gran variedad de productos químicos para los cultivos, etc. 7. CONSECUENCIAS DE LA DEGRADACIÓN DEL SUELO. Desertización (es con mucho el aspecto más relevante). Disminución del rendimiento de los cultivos Aumento de los costes de la agricultura Colmatación y contaminación de embalses, ríos y sistemas de drenaje naturales y artificiales Pérdida de recursos naturales: suelo, agua y material vegetal Sobreexplotación de las aguas subterráneas Aumento de la frecuencia y gravedad de las inundaciones Efectos en la producción de energía y en depuradoras Deterioro de la calidad de vida Desertificación. 7. CONTAMINACION Y DEGRADACION DE SUELOS CONTAMINACIÓN QUÍMICA Se pueden distinguir dos procesos básicos: la lixiviación de bases (desbasificación) y la contaminación. Desbasificación. Es el fenómeno por el cual las aguas subterráneas arrastran en profundidad los nutrientes de las plantas, dejándolos fuera del alcance de las raíces. De ello resulta: Deterioro progresivo de la fertilidad de los suelos. Aumento de la acidez. En ocasiones efectos tóxicos. Este fenómeno se produce sobre todo en regiones mediterráneas de alta montaña, favorecido por precipitaciones elevadas, superficies planas y suelos arenosos por tanto un predominio del lavado vertical. También se desarrolla sobre suelos relictos. Contaminación. 16 La incorporación a los suelos de ingentes cantidades de sustancias químicas y biológicas procedentes de actividades industriales, agrícolas y domésticas ha llevado a la alteración de los ciclos biogeoquímicos establecidos en estos. Como principales agentes contaminantes podemos destacar la utilización de fertilizantes y pesticidas en agricultura, y la de muy diversas sustancias por parte de la industria. La utilización de fertilizantes en la agricultura moderna juega un papel esencial, basándose en el hecho de que hay que devolver al suelo aquello que se le extrae de las cosechas. Sin embargo podemos decir que los abonos nitrogenados y los superfosfatos son los principales causantes de la contaminación del suelo, puesto que además de ser absorbidos por las plantas, pueden ser retenidos por el suelo, infiltrarse o ser arrastrados por las aguas de escorrentía causando en estos dos últimos casos enormes efectos contaminantes sobre aguas subterráneas o superficiales, dado el carácter tóxico de los nitritos para el hombre y animales, de otro lado el exceso de nitratos y fosfatos produce la eutrofización de las aguas de ríos y lagos. Además los abonos empleados suelen contener pequeñas cantidades de metales pesados (Arsénico, Cromo, Cadmio, Plomo, Cobre, Cobalto, etc.), sustancias altamente tóxicas, que pueden llegar al hombre a través de distintas redes tróficas. De otro modo los fertilizantes orgánicos tan beneficiosos como el estiércol y los purines pueden contener ciertas cantidades de antibióticos o sustancias químicas adicionadas a la dieta de los animales, que de este modo pueden llegar al hombre. Los pesticidas cada vez más utilizados en agricultura responden a un doble interés, de un lado sanitario y de otro a incrementar el rendimiento de los cultivos y evitar el deterioro por la acción de las plagas. El tiempo de su acción así como su persistencia depende de su composición química así como de las características del medio. En general los pesticidas poco solubles en agua y escasamente volátiles pueden persistir durante mucho tiempo en el suelo, en este caso pueden ser absorbidos por los vegetales e introducirse en la cadena trófica, alcanzando a los anímales y finalmente al hombre. El suelo también puede contaminarse por la emisión de productos residuales de la combustión del carbón y el petróleo, de la fabricación de cemento, de la síntesis de sustancias en industrias químicas, de procesos industriales o metalúrgicos y con residuos urbanos y de minas. Este tipo de contaminación puede llevar a la presencia en el suelo de concentraciones elevadas de metales pesados que también se pueden sumar o proceder a de la atmósfera. La contaminación que llega por cualquiera de las dos vías a los vegetales puede a través de las cadenas tróficas acabar llegando al hombre. La toxicidad de esta naturaleza afecta a áreas normalmente no muy grandes, sin embargo suele ser localmente muy intensa, rápida y de larga duración. DEGRADACIÓN BIOLÓGICA Es debida a la utilización cada vez más intensiva que se hace del suelo, así como a los tratamientos perjudiciales a que se somete a este y conduce a: Reducción y deterioro de la vegetación. Disminución en el contenido de materia orgánica. La reducción y el deterioro de la vegetación conlleva en muchos casos la destrucción o la desaparición de la cobertera vegetal del suelo, y en la mayoría de los casos es provocada por el hombre mediante la tala de árboles, quema de arbustos, pastoreo intensivo, 17 incendios de bosques, etc. Así los incendios forestales producen la perdida de grandes superficies arboladas, que conllevan la perdida de carbono orgánico, y la mineralización de elementos fertilizantes, que si bien pueden fertilizar el suelo pueden ser arrastrados fácilmente por el viento y el agua de lluvia. La explotación maderera en el pasado para su uso como combustible, y en la actualidad también para la fabricación de papel y en la industria es otro agente responsable. De otro lado el pastoreo conduce a una degradación progresiva de la vegetación, e incluso condena al bosque a su desaparición al impedir su regeneración. Por último decir que es la actividad agrícola la que fue y continua siendo la principal causa de la deforestación, al ganar zonas de cultivo en detrimento de las zonas forestales. La disminución en el contenido de materia orgánica se debe en buena medida a la roturación de suelos naturales para su puesta en cultivo y al posterior arado de estos. Este hecho afecta al proceso de humificación, disminuyendo la cantidad de restos vegetales que llegan al suelo y acelerando la mineralización de estos. El descenso en el contenido de humus que afecta a gran parte de los suelos de los países mediterráneos no solo conduce a una perdida en su fertilidad sino que además aumentan su erosionabilidad ya que al haber menos materia orgánica se forman menos complejos arcillo-húmicos, lo que hace el horizonte A más claro y suelto y puede ser fácilmente arrastrado por el viento o el agua. DEGRADACIÓN FÍSICA Consiste en la perdida de la textura y/o estructura del suelo. Se deben a procesos que conducen a la compactación, encostramiento, falta de aireación y permeabilidad del suelo. Suele ser el resultado de la disminución de materia orgánica del suelo, tala abusiva, cultivo intensivo, lluvias intensas, y el empleo de equipos pesados de labranza; y conduce a que el suelo absorba y almacene menos agua, a una limitación en la penetración de las raíces y a una mayor escorrentía superficial de las aguas de lluvia y consiguientemente una mayor erosión. Hoy en día la degradación física se ve particularmente favorecida por el exceso de arado del suelo que rompe la estructura del suelo, la sustitución de abonos orgánicos por abonos minerales, el empleo de maquinaria pesada y por las pisadas del ganado (ganadería intensiva). SALINIZACIÓN Consiste en la acumulación de sales solubles sobre el suelo o a distintas profundidades de este. Se produce sobre todo en regiones áridas y semiáridas en las que la fuerte transpiración impide el drenaje de los suelos. Las sales presentes suelen ser (Ca+2, Mg+2 y Na+ como cationes y sobre todo Cl- y SO4-2 como aniones). La presencia de sales puede deberse a causas naturales o artificiales, siendo principalmente: La existencia de una capa salada en profundidad, bien de origen continental o debido a la proximidad marina. Se produce una precipitación de sales por un lavado ascendente. Lavado lateral de rocas sedimentarias ricas en sales. Alteración de rocas que contienen minerales sódicos (feldespatos y feldespatoides). 18 Utilización para el riego de aguas de mala calidad, con un contenido elevado en sales. En respecto a los efectos producidos por la salinización de los suelos se encuentran: Crecimiento inadecuado de los cultivos. Disminución de la capacidad productiva de los suelos. Aparición de vegetación halófila. Destrucción de la textura y estructura horizontal del suelo. El nivel de alteración depende de la forma en que se encuentre el Na +, el principal responsable de la salinización, el cual puede llegar a incorporarse al complejo de cambio del suelo produciendo graves alteraciones en este. 9. DESERTIZACIÓN 9.1. CONCEPTO DE DESERTIZACIÓN Y DESERTIFICACIÓN Existe una gran controversia sobre la utilización de los términos desertización y desertificación. En principio el primero, desertización, hace referencia al proceso natural de avance del desierto expensas de las zonas adyacentes, el segundo desertificación, hace referencia al mismo proceso pero implica a la actividad humana como desencadenante del proceso. Hoy en día ambos términos se utilizan indistintamente. Denominamos desertificación, al proceso de degradación ecológica por el cual la tierra productiva pierde parte o la totalidad de su potencial de producción En general se admite que la desertificación se produce cuando la productividad agrícola de una región disminuye en un 10% o más. Aparte de condicionantes naturales de aridez o frío extremo o de materiales inadecuados, los principales responsables de la desertización podríamos citar: La sobreexplotación de los cultivos, que contribuye a alterar la composición química del suelo por el abuso de pesticidas, plaguicidas, fertilizantes, etc. La deforestación, que deja los suelos desnudos y a merced de los agentes erosivos. El exceso de pastoreo, que introduce una presión excesiva sobre la vegetación natural, y un efecto de compactación y pérdida de aireación del suelo por el pisoteo. La irrigación insuficiente o con aguas de escasa calidad, etc. LA DESERTIFICACIÓN EN EL MUNDO. Los desiertos del mundo están creciendo a un ritmo alarmante, y según la UNESCO, la desertización amenaza a 1/3 de la superficie terrestre, y afecta a las vidas de 900 millones de personas. Todos los continentes están afectados; incluso en áreas muy alejadas de los desiertos clásicos (Gobi, Akatama, Sahara, etc.). Se estima que aproximadamente el 63% de los pastizales, el 60% de los cultivos de secano y el 30% de los cultivos de regadío están sometidos a procesos de desertificación. Las regiones más afectadas se encuentran: 19 - En el Norte de África. Oriente Medio. Asia Occidental (de Irán a Bangladesh) Gran parte del Noroeste y Suroeste de América. La situación es particularmente grave en África donde en los últimos 50 años se ha convertido en desierto una superficie equivalente a España. LA DESERTIZACIÓN EN ESPAÑA. Sin llegar a los extremos de Malí, Senegal, Sudán o Etiopía, la situación en España es preocupante. La desertización en España es la mayor en términos porcentuales de entre todos los países desarrollados. Mientras que tan solo el 2% de la Unión Europea está afectado de desertificación, en España más del 25% de la superficie presenta procesos de erosión graves, el 27% tiene una erosión moderada, mientras que en el 48% restante la erosión es moderada, ligera o nula. El área donde el problema se manifiesta con mayor virulencia es la vertiente mediterránea y especialmente el Sureste (Murcia, Almería y Alicante). En Almería y Murcia más de la mitad del territorio está afectado de procesos de erosión graves. En dichas provincias la rotura del frágil equilibrio entre las actividades humanas y los procesos naturales ha intensificado los procesos degradativos naturales. Testimonio de todo ello son los embalses, muchos de los cuales han quedado inutilizados (Valdeinfierno, Tibi, Elche, Nijar) en muy poco tiempo debido a las grandes cantidades de lodo y arenas que reciben. 9.2. CAUSAS DE LA DESERTIFICACIÓN Entre las razones que conducen a esta situación se encuentran: Muchas regiones presentan un acusado relieve con fuertes pendientes. Nuestra climatología se caracteriza por las precipitaciones escasas pero en ocasiones torrenciales, lo cual intensifica su potencial erosivo Abundancia de terrenos arcillosos o margosos de difícil drenaje, y fácilmente erosionables. Prácticas agrícolas inadecuadas, con eliminación de la cobertera vegetal de amplias regiones, dejando los suelos desprotegidos ante los agentes erosivos. Desafortunada política forestal que ha sustituido la vegetación autóctona por otra más productiva de pinos y eucaliptos, fácil presa de incendios forestales estivales, y que además empobrecen y desecan los suelos. Mala gestión de los recursos hídricos. Construcción de obras públicas. 10. VALORACIÓN DE LA IMPORTANCIA DEL SUELO Y LOS PROBLEMAS ASOCIADOS A LA DESERTIZACIÓN. 10.1. Valoración de la importancia del suelo. El suelo retiene humedad, disminuye el riesgo de inundaciones, proporciona gran variedad de usos como lugares de ocio y disfrute, es la base de la subsistencia humana (suministra la mayor parte de nuestros recursos alimenticios, excepto la pesca) y de la existencia de la vida en la Tierra (los organismos descomponedores del suelo hacen posible el reciclaje de la materia en los ecosistemas para que los productores, que son la base de las cadenas tróficas, obtengan los nutrientes que necesitan), permite paisajes de 20 gran belleza, mantiene una gran diversidad de seres vivos… El suelo, soporte de vida vegetal y animal, interfacie entre la atmósfera, la litosfera y la biosfera, lugar de transformaciones y transferencias de los componentes esenciales de los ecosistemas, es uno de los recursos más importantes del patrimonio natural. Junto al agua, aire y vegetación, constituyen los recursos vitales para la supervivencia y bienestar de la humanidad. El suelo aporta tantos beneficios que debemos usarlo de forma correcta, cada tipo de suelo es apto para explotarlo de una manera concreta sin que, a la larga, sufra un proceso de degradación importante que nos limite los beneficios que aporta el suelo o sus posibles usos. Dada la gran importancia del suelo y la degradación que presentan en muchos lugares, se hace preciso realizar medidas para la regeneración y protección de suelos, estas varían dependiendo del uso del suelo (forestal, agrícola y otros). 10.2. PROBLEMAS ASOCIADOS A LA DESERTIFICACIÓN a) disminución del rendimiento de los cultivos b) aumento de los costes de la agricultura c) colmatación y contaminación de embalses, ríos y sistemas de drenaje naturales y artificiales d) pérdida de recursos naturales: suelo, agua y material vegetal e) sobreexplotación de las aguas subterráneas f) aumento de la frecuencia y gravedad de las inundaciones g) efectos en la producción de energía y en depuradoras h) deterioro de la calidad de vida i) desertificación. Hambre, pobreza y migraciones 10.3. MEDIDAS PARA LA REGENERACIÓN Y PROTECCIÓN DE LOS SUELOS. La prevención de la erosión, así como la conservación o la recuperación de suelos implican diversas actuaciones posibles, que varían en función de las características de la región (climatología, naturaleza, tipo de ocupación del terreno, etc.). Casi todas las medidas para controlar la erosión consisten en mantener el suelo cubierto de vegetación. Las medidas más importantes son las siguientes: Reforestación. La repoblación forestal directa consiste en efectuar plantaciones de matorral o arbolado. Es una medida efectiva si se realiza en las debidas condiciones, lo cual implica no utilizar en la repoblación medidas que sean agresivas para el suelo (entrada de maquinaria pesada, grandes aterrazamientos, etc.). Los grandes aterrazamientos en laderas de fuerte pendiente son muy criticados ya que suponen una remoción del terreno dejando por tanto al descubierto la roca madre, muy poco fértil... En nuestra región la repoblación forestal de Sierra Espuña realizada a principios de siglo es un buen ej. De repoblación sin perjuicio para el medio. Otra de las consideraciones a tener en cuenta a la hora de efectuar la repoblación consiste en la utilización de especies autóctonas, las cuales están mejor adaptadas a la zona a tratar y presentan interrelaciones más complejas con otras especies del ecosistema Antiguamente el ICONA replantaba con especies muy productivas como el pino y el eucalipto, ecologistas y otros estudiosos recomiendan que estas se realicen con especies de bosque autóctono como encinas, quejigos, robles, etc.; sin embargo para algunos expertos los suelos existentes son tan precarios que no hay más remedio que 21 repoblar con ciertas especies de pino dada su austeridad y su crecimiento relativamente rápido.. Es también posible conseguir una regeneración indirecta del bosque a base de suprimir el riesgo de incendio, o eliminando o reduciendo algunas prácticas de pastoreo, etc. También se recomienda en el proyecto LUCDEME (Lucha Contra la Desertificación en el Mediterráneo Español) el estudio de la vegetación herbácea y arbustiva, con el fin de favorecer su desarrollo en aquellas zonas donde las condiciones ambientales no permiten el crecimiento de bosques. La reforestación tiene el efecto añadido de actuar positivamente sobre la desertificación, el aterramiento de embalses, la creación de microclimas más húmedos, aumentar la infiltración y la circulación subterránea de aguas, etc. También son recomendadas las medidas silvícolas, igualmente indicadas en el proyecto LUCDEME, consistente en diversas medidas tendentes al mantenimiento de la masa forestal en buen estado; entre estas medidas destacan las podas y la limpieza del exceso de malezas que pueden provocar incendios forestales o la lucha contra las plagas. Medidas de hidrotecnia, encaminadas a detener la erosión de los márgenes fluviales, mediante la construcción de defensas (muros de contención) para detener el retroceso de las orillas de los ríos y ramblas. También tiene gran importancia la protección y recuperación de los bosques de ribera, que cumplen la función de retención y absorción de caudales. Medidas para detener el avance de los fenómenos de abarrancamiento, bien mediante la plantación de especies vegetales convenientes, bien mediante la construcción de presas, diques, etc. Ordenación de cultivos. Una medida posible consiste en implantar cultivos que mantengan la cubierta vegetal durante las épocas críticas del año, en llevar a cabo una rotación de cultivos o en establecer especies que presenten una cobertura completa del suelo. Control de la escorrentía en pendientes. Mediante el aterramiento, la construcción de terrazas, el labrado profundo, la incorporación de humus, el establecimiento de 22 zanjas transversales en las laderas para interceptar escorrentías, el labrado siguiendo las curvas de nivel, etc. Prevención de la erosión puntual en vías de comunicación. Lo cual se puede conseguir diseñando el trazado siguiendo criterios geomorfológicos, realizando canalizaciones de los drenajes, recubriendo con vegetales las orillas y los taludes de las obras públicas, etc. Labranza conservacionista. Consistente en métodos de cultivo con una labranza mínima o sin labranza. En ella máquinas especiales inyectan en el suelo semillas, fertilizantes y herbicidas en las hendiduras hechas en el suelo, ello disminuye la erosión, la perdida de agua y reduce los costes en combustible y laboreo, además la producción agrícola es igual o mayor, como inconveniente tiene el mayor crecimiento de malezas y la necesidad de un mayor uso de herbicidas. Labranza en contornos, en franjas o pasillos. Consiste en tanto al arar como sembrar una ladera seguir los contornos o curvas de nivel, así cada surco actúa como un pequeño dique disminuyendo la velocidad con que discurre el agua. Alternativo a este es el cultivo en franjas en el que se alternan siguiendo las curvas de nivel bandas sucesivas de cereales y leguminosas. Restablecimiento de la fertilidad del suelo. Consiste en devolver al suelo los nutrientes perdidos por la erosión, el lavado o la siega, para ellos e puede recurrir a tres tipos de fertilizantes orgánicos: el estiércol animal; el abono verde (vegetación fresca y verde que es introducida en el suelo al arar) y el compost (fertilizante natural elaborado al apilar en capas restos vegetales procedentes de industrias agrícolas o restos orgánicos procedentes de vertederos de residuos sólidos urbanos o plantas de tratamiento de aguas residuales). Supresión de la erosión eólica. Ello se consigue con medidas que tienden a reducir la velocidad del viento impidiendo o dificultando los movimientos de las partículas. Ello se consigue con actuaciones sobre la vegetación (altura, grado de recubrimiento del suelo, aumento del contenido en humedad, etc.), o instalando barreras cortavientos artificial o setos vegetales que incrementan la rugosidad del terreno. Medidas indirectas de tipo social o económico, tendentes a disminuir la presión humana sobre el medio. Estas son la vigilancia y prevención de los incendios forestales; una legislación penal severa para los causantes de estos, control del acceso a las zonas de importancia natural, especialmente a los vehículos todoterreno, estudios serios sobre repoblaciones, estudios de impacto sobre los suelos en las obras civiles, etc. 11. EL PROBLEMA DE LA DESERTIZACIÓN EN LA REGIÓN DE MURCIA En la región de Murcia según Ortiz y col. (1993) la situación de la región de Murcia es la siguiente: El 56,7% de los suelos agrícolas están sometidos a erosión ligera (Valle del Guadalentín y Vega del Segura); son zonas llanas o de baja pendiente con aterrazamientos. El 22,6% son áreas con riesgos de erosión bajos (Noroeste, límite norte del Altiplano, campo de Cartagena, zona de El Cagitán); son zonas de escasa pendiente pero con cultivos de secano y prácticas de conservación del suelo escasas. El 5,9% de la región muestra riesgos de erosión moderados (depresiones de Mula, Abanilla, Fortuna, sur de Pliego y zona Este de la Sierra de Carrascoy); aunque son zonas margosas muy susceptibles de ser erosionados pero con prácticas de conservación que limitan la erosión. 23 El 13,3% presenta un riesgo acusado de erosión (Norte y Oeste de Fuente Librilla, sur de Albudeite, alrededores de la Sierra del Gigante, y zona que bordea El Cagitán); corresponde a pendientes considerables y sin obras de conservación. Tan solo un 1,5% de la región presenta un riesgo de erosión alto (Norte de Puerto Lumbreras, sur de Abanilla y zonas dispersas del Altiplano); se trata en muchos casos de suelos esqueléticos y de cultivos abandonados. 24 1. El medio ambiente como recurso para la humanidad. Los recursos: concepto y tipos 1.1. Concepto de Recurso 1.2. Concepto de Recurso Natural 2. Recursos de la geosfera y sus reservas 2.1. Tipos de recursos. Usos y alternativas. Introducción 2.2. Fuentes de energía disponibles 2.2.1. Fuentes de energía no renovables 2.2.1.1. Ventajas 2.2.1.2. Inconvenientes 2.2.2. Fuentes de energía renovables 2.2.2.1. Ventajas 2.2.2.2. Inconvenientes 3. Yacimientos minerales 3.1. Concepto de Yacimiento Mineral 3.2. Principales yacimientos minerales (sólo citarlos: origen magmático, metamórfico y sedimentario) 3.2.1. Yacimientos Minerales No Metálicos 3.2.1.1. Materiales de construcción 3.2.1.1.1. Rocas ornamentales (calizas, granitos…; se explotan en canteras a cielo abierto) 3.2.1.1.2. Otros: Áridos naturales, yeso, arcilla, cemento, hormigón. 3.2.1.2. Minerales industriales: Citar la Halita (diversos usos), el Corindón (abrasivo) y nitratos y fosfatos (fertilizantes). 3.3. Principales yacimientos minerales en la región de Murcia 3.3.1. Minería Metálica: Asociación BPG de la sierra minera de Cartagena, Mazarrón y Águilas; minería de hierro (magnetita) de Cehegín 3.3.2. Minería No Metálica: Azufre (Lorca) y Halita (diapiros de Jumilla y salinas de San Pedro del Pinatar) 3.4. Impactos derivados de su explotación 3.4.1. Prevención de los impactos a) Actuaciones sobre el terreno para evitar la erosión b) Actuaciones para proteger el paisaje c) Actuaciones para proteger de la contaminación los recursos naturales y ambientales 3.4.2. La corrección de los impactos. Plan de restauración, recuperación o rehabilitación 4. Recursos energéticos: combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural) y energía nuclear. Impactos derivados de la explotación de los recursos. 4.1. El carbón 4.1.1. Origen 4.1.2. Tipos de carbones y sus características 4.1.3. Impacto ambiental de la explotación del carbón 4.2. El Petróleo 4.2.1. Origen y Composición 1 4.2.2. Impacto ambiental de la explotación del petróleo 4.3. El Gas Natural 4.3.1. Origen y composición 4.3.2. Impacto ambiental de la explotación del gas natural 4.4. Energía nuclear 4.4.1. Introducción 4.4.2. La energía nuclear de fisión 4.4.2.1. La Central Nuclear. Esquema de su descripción y funcionamiento. 4.4.2.2. La utilización de la fisión nuclear y sus limitaciones 4.4.3. La energía nuclear de fusión 4.4.3.1. Concepto y posibilidades de futuro 4.4.4. Impacto ambiental por la utilización de la energía nuclear 4.5. Soluciones a los problemas del uso de las energías no renovables 5. Impactos derivados de la explotación de los recursos (ver apartado 4) 6. Recursos energéticos relacionados con la atmósfera: energía eólica 6.1. La energía eólica 6.1.1. Concepto y usos 6.1.2. Ventajas 6.1.3. Inconvenientes 7. La energía hidráulica. Recursos hídricos: usos, explotación e impactos que produce su utilización. 7.1. Introducción. 7.2. Usos del agua 7.2.1. Usos consuntivos: Concepto y tipos 7.2.2. Usos no consuntivos: Concepto y tipos 7.3. La energía hidráulica: Concepto y usos; ventajas e inconvenientes 7.4. Gestión del agua 7.4.1. Introducción. Planificación hidrológica 7.4.2. Medidas de ahorro y racionalización del consumo 7.4.2.1. De carácter general 7.4.2.2. De carácter técnico 7.4.2.3. De carácter político 7.5. Impactos producidos por el uso de agua 7.5.1. Aguas continentales 7.5.2. Mares y océanos 7.6. Recursos hídricos 7.6.1. Breve semblanza de la situación en el Planeta 7.6.2. La situación en España. Las cuencas hidrográficas. La España seca y húmeda. El Plan Hidrológico Nacional. 8. El problema del agua en la Región de Murcia 9. Trasvases y desalinización 9.1. Introducción 9.2. Trasvases. Ventajas e inconvenientes 9.3. Desalinización 9.3.1. Concepto 9.3.2. Diferencia entre desalinización del agua del mar y subterránea 9.3.3. El método de desalinización por ósmosis inversa 2 9.3.4. Ventajas e inconvenientes de su uso 10. Recursos costeros e impactos derivados de su explotación 10.1. Introducción 10.2. Causas de las agresiones 10.3. Impactos en las zonas costeras 10.4. Medidas para mitigar los impactos 11. La Biomasa como energía alternativa 11.1. Biomasa: Concepto y usos; Ventajas e inconvenientes 12. Suelo, agricultura y alimentación 12.1. Introducción 12.2. La agricultura 12.3. La ganadería 12.4. La pesca 13. La biosfera como patrimonio y como recurso frágil y limitado 13.1. La biosfera como patrimonio 13.2. La biosfera como recurso frágil y limitado. 3 3 PUNTOS Combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural. Origen, composición e impactos derivados de su explotación y utilización. (Murcia, Junio de 2002). Carbón, petróleo y gas natural: origen, composición y ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Septiembre de 1999). Recursos energéticos no renovables: concepto, tipos, características más relevantes de cada uno de ellos y ventajas e inconvenientes de su uso. (Murcia, Septiembre de 2005). RECURSOS ENERGÉTICOS: ENERGÍAS ALTERNATIVAS. ENERGÍA HIDRÁULICA, EÓLICA Y BIOMASA. Concepto, usos, ventajas e inconvenientes de estos tres tipos de energía citadas. (Murcia, Junio de 2006) Recursos energéticos alternativos (renovables): origen, ventajas e inconvenientes. (Murcia, Septiembre de 2002) Energías alternativas (renovables), origen ventajas e inconvenientes. (Murcia, Junio de 2000). (Murcia, Septiembre de 1998). (Murcia, Junio de 1997) Recursos minerales: definición, tipos y utilización. Impactos derivados de su explotación. (Murcia, Junio de 2004) Recursos minerales. Impactos derivados de su explotación. (Murcia, Junio de 2001) Recursos minerales. Tipos de yacimientos más importantes e impactos derivados de su explotación. (Murcia, Septiembre de 1996). 1 PUNTO Definición de recurso natural. ¿Qué es un recurso natural no renovable?. Cite dos recursos energéticos no renovables. (Murcia, Septiembre de 2000). El carbón: origen, composición, tipos, ventajas e inconvenientes de su uso. (Murcia, Junio de 2005) Formación y composición del gas natural. Explique las ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Septiembre de 2001) Funcionamiento y problemática de la energía nuclear. (Murcia, Junio de 2001) Diga dos fuentes de energía alternativa (renovable) y explique su origen y ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Septiembre de 1997). Explique el origen, ventajas e inconvenientes de una fuente de energía alternativa o renovable. (Murcia, Junio de 1996). Definición de los siguientes términos: acuífero, riesgo geológico, suelo y energía geotérmica). (Murcia, Septiembre de 1999). Explique en que consiste la energía geotérmica. Cite tres posibles usos de este tipo de energía y diga las ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Septiembre de 2003) ¿Cómo y para qué se puede aprovechar la energía eólica?. Explique las ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Junio de 1999). Energía eólica. Ventajas e inconvenientes de su utilización. (Murcia, Junio de 2001) Explique las ventajas y los inconvenientes de la energía hidráulica generada en la presa de un embalse. (Murcia, Junio de 2003). ¿Es posible que haya de un mismo mineral yacimientos sedimentarios y magmáticos?. Razone la respuesta y ponga ejemplos. (Murcia, Junio de 1998). 4 Explique dos razones de tipo ambiental y otras dos de tipo económico por las que tenemos que ir sustituyendo progresivamente los combustibles fósiles por otras energías alternativas. (Murcia, Junio de 2003) En relación con la problemática del agua en la Región de Murcia, cada vez se está utilizando más la DESALINIZACIÓN del agua. ¿En qué consiste? ¿Qué método de desalinización es el más utilizado hoy en día? Indique las ventajas e inconvenientes de la desalinización. (Murcia, Septiembre de 2006) 5 La especie humana a alcanzado un éxito biológico sin precedentes, este ha estado basado en su capacidad de trasformar el medio a diferencia de las restantes especies que lo que han hecho ha sido adaptarse a este. Para hacer frente a esta transformación de la naturaleza la sociedad humana necesita fuentes de materias primas y de energía, en las cuales se ha fundamentado el bienestar y el progreso. Se llama recursos a estas fuentes de materias primas y energía. El 99 % de la energía utilizada en la Tierra proviene directa o indirectamente del Sol, por ello a este se le puede considerar como el motor de la Tierra 1. EL MEDIO AMBIENTE COMO RECURSO RECURSOS: CONCEPTO Y TIPOS PARA LA HUMANIDAD. LOS 1.1. CONCEPTO DE RECURSO. Podemos definir recurso como: todo material, producto, servicio o información que tiene utilidad para la humanidad. 1.2. CONCEPTO DE RECURSO NATURAL. Recurso natural es cualquier concentración natural de sustancia sólida, liquida o gaseosa sobre la que existe demanda ya que es útil para la humanidad, pudiendo ser aprovechada para la obtención de bienes y servicios (se incluye desde materias primas, las fuentes de energía, el aire, el agua y los alimentos, el suelo donde construir, las áreas donde verter los residuos, o incluso las zonas de interés paisajístico o turístico)... 2. RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SUS RESERVAS 2.1. TIPOS DE RECURSOS. USOS Y ALTERNATIVAS. INTRODUCCIÓN. Los recursos utilizados por el hombre pueden ser clasificados en dos grandes categorías: a) Recursos renovables. Son aquellos que una vez extraídos y utilizados se pueden regenerar, al formar parte de un ciclo natural que origina una fuente inagotable de abastecimiento. Son por ejemplo los productos forestales, la energía solar, los alimentos. Todos estos productos pueden ser explotados siempre que la tasa de explotación no sobrepase la de su producción. b) Recursos no renovables. Son aquellos que apareciendo en cantidades limitadas, su proceso de formación es muy lento, requiriendo centenares, miles o millones de años. Se trata por tanto de recursos limitados que se van agotando progresivamente. Ejemplo de ello son el carbón, el petróleo, el gas natural, los minerales (hierro, cobre, y uranio, oro), etc. Algunos recursos pueden pertenecer a las dos categorías dependiendo de cómo se utilicen, un ejemplo de ello es el agua subterránea (cuya renovación depende de la velocidad de su explotación en relación con el tiempo de recarga del acuífero. 2. USOS Y ALTERNATIVAS DE LOS RECURSOS NATURALES. 2.1. INTRODUCCIÓN. 6 Ningún recurso es realmente infinito. Para los recursos renovables la cantidad total presente es siempre limitada, además en muchos casos del total de un recurso presente en la tierra, este no está disponible en su totalidad ya que en muchos casos su extracción no es rentable. Se llama reserva a aquella parte del recurso cuya cantidad y localización son bien conocidos, siendo su aprovechamiento viable y económicamente rentable teniendo en cuenta la tecnología actual para su explotación. La reserva es por tanto sólo una parte del recurso. El término recurso y reserva no son fijos, intercambiándose el uno con el otro, pudiendo una reserva convertirse en recurso, o viceversa, si al cambiar las situaciones sociales, económicas o políticas, su explotación pasa a ser rentable o deja de serlo. Esto puede suceder por el desarrollo de nuevas tecnologías para su explotación, el agotamiento de otros recursos que competían con él, o el cambio en las condiciones del mercado. Para los recursos renovables la cantidad máxima que se puede extraer depende de la cantidad del sistema para renovarlo. (Por ejemplo la extracción de una pesquería de una cantidad de pescado mayor que la que el ecosistema marino puede producir, dará lugar tarde o temprano al agotamiento del recurso. La velocidad de utilización de los recursos naturales ha ido incluso más deprisa que la de la población. Esto es consecuencia de un nivel de vida cada vez superior. Las interrogantes que ahora se plantean son las siguientes: ¿Por cuánto tiempo los recursos que nos quedan nos permitirán mantener el nivel de vida cada vez mayor, que caracteriza a los países industrializados, permitiendo a su vez el abastecimiento de las crecientes necesidades de las regiones en vías de desarrollo?. ¿Cuánto deterioro ambiental estamos dispuestos a aceptar en aras de mayor desarrollo?. ¿Pueden encontrarse alternativas?. Llamamos desarrollo sostenible a la gestión de los recursos de modo que la velocidad de explotación de estos se adapta a la tasa de renovación del sistema. Es por tanto un modo de organizar la sociedad de forma que esta se pueda extender indefinidamente sin agotar sus propias fuentes de recursos. Las futuras soluciones energéticas parece que habrán de estar basadas en formas de generación variadas y no centralizadas, de forma que no haya dependencia de terceros países ni de una sola fuente, asimismo la producción se habrá de acercar lo máximo posible a los puntos de consumo, evitando así las perdidas en transporte. De otro lado habrá que cesar en la producción de contaminantes, ya que los sistemas naturales muestran síntomas de agotamiento, y el ritmo de deterioro actual no parece sostenible por mucho tiempo. En definitiva fuentes de energía más baratas, más limpias y renovables. 7 2.2. FUENTES DE ENERGÍA DISPONIBLES La energía puede aparecer bajo muchas formas: calorífica, electromagnética, mecánica, potencial, química, nuclear, etc. Todo en el universo funciona gracias a la energía y sus intercambios. Todos los intercambios de energía se rigen por las leyes de la termodinámica química: ley de la conservación de la energía (Primera ley) y ley del incremento de la entropía en todo intercambio espontáneo (Segunda ley). Nuestra sociedad funciona gracias a una inyección constante de energía, de tal forma que el nivel de consumo energético es un indicador del nivel de desarrollo y bienestar de una sociedad determinada. Típicamente los recursos energéticos son englobados en dos grandes grupos de fuentes energéticas: las renovables y no renovables: ENERGIAS CONVENCIONALES ENERGIAS NO RENOVABLES ENERGIAS RENOVABLES Combustibles fósiles Carbón Petróleo Gas natural Energía nuclear Energía hidráulica Energía minihidráulica Energía eólica Energía de la biomasa Energía de los R.S.U. Energía solar fotovoltaica Energía solar térmica Energía geotérmica ENERGIAS ALTERNATIVAS Fuentes de energía renovables: También se les llama “energías alternativas”. Son un grupo muy heterogéneo de formas de energía, algunas no tan nuevas (leña, centrales hidroeléctricas), no siempre renovables en sentido estricto (energía geotérmica) o no tan blandas con el medio ambiente (energía hidroeléctrica). Aún así las características comunes a ellas deberían ser las siguientes: Estar distribuidas por todo el planeta (permitiría universalizar el uso de la energía). Las tecnologías que requerirían deberían de ser sencillas y adaptables a la demanda concreta de la zona (esto les permitiría ser útiles a los países en vías de desarrollo con escaso desarrollo tecnológico). Ser inagotables (se podría plantear un horizonte tecnológico a largo plazo). Su impacto ambiental ha de ser reducidísimo lo cual permitirá luchar contra el efecto invernadero y la lluvia ácida. Deberían fomentar el desarrollo regional y generar empleo tanto en zonas urbanas como rurales. En la actualidad las energías renovables suministran el 20 % del consumo energético, pero representan solo el 5 % en los países de la OCDE. Diversas circunstancias han retrasado su desarrollo pasado. Presentan las siguientes: Ventajas ● La energía consumida es compensada por su regeneración natural. Son consideradas por tanto inagotables siempre que el consumo no supere la velocidad de regeneración. ● Su utilización no genera problemas medioambientales (energías limpias). ● Es energía autóctona (no existe una dependencia exterior para el abastecimiento). 8 ● Cada forma de energía puede ser aprovechada de forma variada. Inconvenientes: ● No son permanentes en el tiempo. ● Son difíciles de acumular. Las energías tradicionales o no renovables, se han formado en procesos geológicos de millones de años, y que presentan como: ● ● ● ● ● ● Ventajas Alta calidad energética (liberan una cantidad enorme de energía). Se puede almacenar y transportar. Todos los desarrollos tecnológicos están basados en su uso y utilización. El rendimiento energético obtenido no ha dejado de mejorar en los últimos años. Se han desarrollado modelos tecnológicos progresivamente menos contaminantes Nuestro desarrollo económico y el actual orden mundial está basado en ellas Inconvenientes: ● Recursos limitados que se van agotando. Los procesos que los originan son extremadamente lentos y su consumo demasiado rápido, de modo que no podemos garantizar nuestras necesidades a largo plazo (la energía fósil consumida en un año ha tardado 1 millón de años en formarse). ● Además son energías sucias y contaminantes ya que su utilización ocasiona problemas medioambientales al producir residuos. (por ej. el incremento de CO 2 y emisiones ácidas a la atmósfera acompañando a su uso masivo provoca graves impactos ambientales que hacen aconsejable su sustitución por otras fuentes más limpias). ● Originan una alta dependencia del exterior (petróleo de los países árabes, uranio de EEUU, etc.). 9 3. YACIMIENTOS MINERALES 3.1. CONCEPTO DE YACIMIENTO MINERAL. Nuestra sociedad necesita de un flujo continuo de materias primas paralelo al de la energía. Entre las materias primas destaca por su importancia los minerales. Aunque en la mayoría de los casos estos se encuentran asociados a otros formando parte de rocas en ciertas circunstancias se separan concentrándose en determinadas zonas llamadas yacimientos minerales. Entendemos por tanto como “yacimiento mineral”, a toda concentración de minerales en tal cantidad que hace viable su explotación con interés económico. Aquella parte de los recursos minerales cuya ubicación es perfectamente conocida y cuya explotación es técnicamente posible y rentable es considerada una reserva de mineral. En un yacimiento típico se diferencia entre la “mena” o parte de este en que la proporción de mineral hace rentable económicamente su explotación, y la “ganga”, o aquella parte del yacimiento donde la concentración de mineral es menos escasa y no es rentable su explotación. En cualquier caso ambos términos se pueden intercambiar en función de la situación socioeconómica del momento. 3.2. PRINCIPALES YACIMIENTOS MINERALES La aparición de recursos minerales valiosos está estrechamente con el ciclo geológico, es decir con los procesos que generan rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Los procesos ígneos dan lugar a algunas de las acumulaciones más importantes de metales, como el oro, la plata, el plomo y el diamante. De entre las distintas fases de consolidación del magma, los depósitos más importantes y mejor conocidos son los formados por soluciones hidrotermales (agua caliente enriquecida en numerosos metales). Los depósitos hidrotermales se originan en una fase tardía de consolidación del magma a partir de fluidos ricos en metales. Estas soluciones se mueven a favor de fracturas y planos de estratificación, enfriándose y precipitando los iones metálicos que dan lugar a depósitos filonianos (ej. Minas de hierro de Jaravia o de la Sierra de En medio) 10 La mayor parte de las menas de origen metamórfico proceden de metamorfismo de contacto. Se forman sobre la zona de contacto de la masa de magma con la de la roca encajante, en dicha zona se produce una intensa transformación de esta última por el calor y la presión así como por el intercambio de iones con los fluidos magmáticos, dando lugar así a acumulaciones de minerales. Los minerales metálicos más asociados con el metamorfismo de contacto son la esfalerita (cinc), la galena (plomo), calcopirita (cobre), magnetita (hierro), bornita (cobre). Muchos yacimientos minerales de nuestra región tienen este origen. De origen e importancia similar a estos minerales y también con interés económico están la pizarra, el mármol y la cuarcita utilizadas para la construcción. También son importantes los yacimientos minerales de origen sedimentario. Así los procesos de meteorización crean también yacimientos de menas por medio de la concentración de metales en depósitos económicamente valiosos. Uno de los procesos es el llamado enriquecimiento secundario en el cual el arrastre por los procesos de la meteorización de los minerales indeseables produce un enriquecimiento de las capas superiores del suelo del mineral de interés. También puede ocurrir que el arrastre y depósito sea del mineral de interés. En cualquier caso al final se produce una concentración de este, la cual puede verse favorecida por procesos físicos (pepitas de oro en California, platino en los Urales, diamantes en Brasil), edáficos (yacimientos de caolín, bauxita hiero, etc.), químicos (depósitos de diversos óxidos, de manganeso, etc.), o incluso por precipitación salina (depósitos de halita, silvina y yeso). He aquí algunos ejemplos de distintas minerales y su origen: METAL Aluminio Cromo Cobre Oro Hierro MENA PRINCIPAL Bauxita Cromita Calcopirita Bornita Calcosina Oro nativo Manganeso Mercurio Molibdeno Níquel Platino Hematites Magnetita Limonita Galena Magnesita Dolomita Pirolusita Cinabrio Molibdenita Petlandita Platino nativo Plata Plata nativa Estaño Casiterita Titanio Ilmenita/Rutilo Volframio Wolframita Uranio Uraninita (Pecblenda) Esfalerita Plomo Magnesio Cinc MINERAL Apatito ORIGEN PROCESO GEOLÓGICO Sedimentario Magmático Magmático/Metamórfico/sedime ntario Producto residual de la meteorización Segregación magmática Yacimientos hidrotermales Metamorfismo de contacto Enriquecimiento en procesos de meteorización Magmático Sedimentario Sedimentario/Magmático Yacimientos hidrotermales Depósitos en placeres Formaciones bandeadas magmática Magmático Magmático Yacimientos hidrotermales Yacimientos hidrotermales Sedimentario Magmático Magmático Magmático Magmático Sedimentario Magmático Sedimentario Magmático Sedimentario Magmático Sedimentario Magmático Metamórfico Sedimentario Magmático Sedimentario Magmático sedimentarias/segregación Producto residual de la meteorización Yacimientos hidrotermales Yacimientos hidrotermales Segregación magmática Segregación magmática Yacimientos de placeres Yacimientos hidrotermales Enriquecimiento por procesos de meteorización Yacimientos hidrotermales Depósitos de placeres Yacimientos hidrotermales Depósitos de placeres Pegmatitas Yacimientos de metamorfismo de contacto Depósitos de placeres Pegmatitas Depósitos sedimentarios Yacimientos hidrotermales USOS Fertilizantes fosfatados LUGAR DE APARICIÓN Depósitos sedimentarios 11 Alteración metamórfica Fibras incombustibles Agregados; fabricación de acero; Depósitos sedimentarios acondicionamiento del suelo; productos químicos; cemento; piedra de construcción Producto residual de la meteorización Minerales de la arcilla Cerámica (caolinita) Yacimientos metamórficos Corindón Gemas; abrasivos Magmático; depósitos de placeres Diamantes Gemas; abrasivos Fluorita Fabricación de acero; purificación del aluminio; Yacimientos hidrotermales fabricación de vidrio Yacimientos metamórficos Granate Abrasivos; gemas Yacimientos metamórficos Grafito Lápices, lubricantes, refractarios Deposito de evaporitas Yeso Construcción Halita Sal de mesa; productos químicos, control del Depósitos sedimentarios de evaporitas hielo Magmático Moscovita Aislante eléctrico Magmático, depósitos sedimentarios Cuarzo Ingrediente principal del vidrio sedimentarios e Azufre Productos químicos, fabricación de fertilizantes Depósitos Asbesto Calcita Silvina Talco Fertilizantes de potasio Polvo utilizado en pinturas y cosmética hidrotermales Depósitos de evaporitas Yacimientos metamórficos 3.2.1. YACIMIENTOS MINERALES NO METÁLICOS. Tanto en la industria de la construcción (casas, hospitales, carreteras, vías de ferrocarril, puertos, aeropuertos y todo tipo de infraestructura) como en muchas otras industrias se utilizan grandísimas cantidades de materiales de diversa naturaleza. Al no ser concentraciones de un determinado mineral no las llamamos yacimientos minerales sino de rocas. El origen de los materiales utilizados para la construcción puede ser diverso (rocas sedimentarias, metamórficas o magmáticas) dependiendo de la abundancia de unas u otras en el área de su uso (en unos sitios se utiliza granito, en otros arenisca, en otros calizas y en otros los materiales son elaborados artificialmente: ladrillo, adobe, etc.), todo en aras de la economía ya que al ser materiales muy pesados su transporte encarecería mucho el producto final. Las rocas de interés en construcción o industrias son por lo general son materiales muy comunes y casi siempre disponibles en grandes cantidades, así: Halita o sal común. Se utiliza tanto como condimento en cocina, como en procesos domésticos e industriales (ablandamiento de aguas lavavajillas, lavadoras, etc.), como nutriente animal y en procesos de síntesis química. El corindón, utilizado como abrasivo en la fabricación de diversa herramienta. Nitratos y fosfatos, utilizados como fertilizantes. Arcillas, limos y arenas, mezclados en distintas cantidades son utilizados para la fabricación de productos cerámicos y de construcción (ladrillos, tejas, bloques, azulejos, etc.). Las arcillas cuarzosas son utilizadas para fabricar el vidrio. Numerosas rocas ígneas (granito, sienita, etc.), metamórficas (mármoles, gneises, esquistos, pizarras, etc.) y sedimentarias (travertinos, areniscas, calizas, etc.) son utilizadas como rocas ornamentales una vez cortadas y pulidas. Las margas, y las calizas arcillosas, mezcladas o no con el yeso son utilizadas para fabricar el cemento. 12 Arenas, gravas, arcillas y un sinfín de áridos son utilizados en un sinfín de obras civiles, tales como pavimentos de carreteras, ferrocarriles, mortero para la fabricación del hormigón, etc. Por lo general son muy abundantes y de fácil acceso. 3.3.- PRINCIPALES YACIMIENTOS MINERALES DE LA REGIÓN DE MURCIA. Murcia es una región, con importantes y abundantes yacimientos mineros; en su inmensa mayoría su explotación no es rentable y está prácticamente abandonada en la actualidad, quedando restringida a la explotación de rocas industriales (áridos para carreteras y construcción y piedras ornamentales tales como mármoles, areniscas, travertinos, etc.). 3.3.1. MINERÍA METÁLICA. En cuanto a la minería metálica destacan los distritos mineros de Cartagena-La Unión, el de Mazarrón y en menor medida el de Águilas. En general se trata de minería asociada a procesos hidrotermales, y ligada a rocas volcánicas o subvolcánicas que están incrustadas entre materiales Nevado-Filábrides, Alpujárrides, Neógenos o incluso Cuaternarios. Destaca en ellas la asociación BPG (blenda-pirita-galena). Se trata de este modo de minería en la que se ha extraído históricamente hierro, junto con minerales de alto interés económico como el plomo y el zinc. Asociado a estos y en muchos cotos mineros se extrajo plata en proporciones considerables, así como otros metales. En otro sentido en el distrito minero de Cehegín ha tenido importancia los yacimientos mineros de hierro (magnetita), que han sido explotados de forma subterránea y a cielo abierto. Se trata igualmente de mineralizaciones filonianas producidas por hidrotermalismo de materiales del Trias medio asociadas igualmente a rocas subvolcánicas (ofitas). 3.3.2. MINERÍA NO METÁLICA. Destaca la explotación de azufre en “La Serrata” de Lorca. Ha sido explotada hasta principios del siglo XX. Se trata de lentejones de azufre incluidos entre capas de margas neógenas, formado por procesos biológicos en la fase final de desecación de la cuenca de Lorca. Asociado a estas bolsadas de azufre hay pizarras bituminosas cuya explotación (petróleo) se está valorando. De importancia también las explotaciones de sal, de un lado en salinas en zonas costeras (San Pedro del Pinatar, Cabo de Palos y Calblanque), así como en el diapiro salino de “La Rosa”, situado en materiales del trias (Keuper) en Jumilla. En explotación en innumerables sitios los áridos, obtenidos directamente en graveras (extracción de arena de la rambla del Puerto) o por trituración en canteras, estas últimas sobre todo en calizas y rocas volcánicas-subvolcánicas (ej. Las canteras de Sierra de Enmedio y Sierra de la Umbría). Importantes también son la explotación de mármoles, incluyéndose en esta la aversión popular de casi cualquier roca ornamental (excepto los granitos). Se explotan mármoles y diversas calizas (travertinos, calizas micríticas, etc.) en Cehegín-Caravaca, en FortunaAbanilla y Zarcilla de Ramos. 3.4.- IMPACTOS DERIVADOS DE LA MINERIA. 13 Las actividades mineras siempre han provocado un gran impacto medioambiental, pero este se ha visto enormemente potenciado en este siglo con la aplicación de las nuevas técnicas de extracción, sobre todo el incremento de la minería a cielo abierto y el empleo de grandes maquinas. Los impactos más importantes de las actividades mineras son: Impactos sobre la atmósfera: Contaminación por partículas sólidas, polvo y gases. Contaminación sonora por la maquinaria empleado y por las voladuras. Impactos sobre las aguas. Contaminación de acuíferos y aguas superficiales por aceites, hidrocarburos, etc., procedentes de la maquinaria. Contaminación de acuíferos y aguas superficiales por lavado de escombreras de estériles (con frecuencia con una alta concentración de productos tóxicos y/o peligrosos). Contaminación de lagos, a veces clandestinos, utilizados como vertederos de aguas de lavado. Contaminación de aguas oceánicas por vertidos de crudo procedentes de las plataformas petroleras. Impactos sobre el suelo. Remoción del suelo. Ocupación irreversible del mismo Aplastamiento por uso de maquinaria pesada. Pérdida de capacidad productiva Contaminación edáfica. Impactos sobre la flora y la fauna Pérdida de suelo y de vegetación en el área de explotación. Alteración en el crecimiento de la vegetación de las áreas adyacentes por la acumulación de polvo en las hojas Abandono de crías y nidos por las aves debido a los ruidos. Los vertidos contaminantes procedentes de escombreras y balsas pueden afectar a toda la fauna piscícola. Impactos sobre la morfología y el paisaje; alteración morfológica y perturbación del carácter global del paisaje. Impactos sobre el ambiente sociocultural, alteraciones de zonas significativas, aumento de la densidad de tráfico. Impactos sociales , parejos a la conflictivitas social asociada a los cambiantes precios de las materias primas, que generan con frecuencia el abandono de la actividad minera, produciendo estallidos sociales por las pérdidas de puestos de trabajo, habitantes, comercio, aumento del paro y perdida de riqueza en general. 3.4.1. PREVENCIÓN DE LOS IMPACTOS La legislación española obliga a las actividades mineras a realizar una serie de estudios y de evaluaciones de impacto ambiental así como proyectos destinados a la restauración de las zonas afectadas por la actividad minera. El estudio de impacto ambiental debe de contemplan los siguientes aspectos: El acondicionamiento vegetal o de otro tipo del terreno. Medidas para evitar la posible erosión. Medidas de protección del paisaje. 14 Impacto ambiental sobre otros recursos naturales de la zona y medidas para su protección. Proyecto de almacenamiento de residuos mineros y medidas previstas para paliar el deterioro ambiental por este concepto He aquí algunas medidas concretas que se pueden adoptar para prevenir los impactos: Las pantallas de árboles reducen el impacto en el paisaje Las explotaciones deben de estar prohibidas en las zonas de alto interés paisajístico Los desmontes deben de ser planificados e incluso quedar ocultos en las rutas de interés turístico Para evitar la contaminación de los cauces aguas abajo se construyen diques de almacenamiento y decantación de los líquidos de lavado. Se deben de llevar a cabo tratamientos químicos que eviten la fuga de metales y gases tóxicos 3.4.2. CORRECCIÓN DE LOS IMPACTOS. La corrección de los impactos de la minería pasa por la elaboración de planes de restauración, recuperación o rehabilitación. La restauración consiste en volver a las condiciones exactas anteriores a la explotación, lo cual es prácticamente imposible. El plan de restauración debe incluir cuatro aspectos básicos: Definición del uso del suelo posterior a la explotación. Plan de gestión del estéril y del suelo. Diseño adecuado que satisfaga los requisitos de uso de la tierra, drenaje y control de la erosión. Técnicas para establecer y mantener la vegetación. Parte primordial y fundamental de la restauración es la revegetación que estabiliza los terrenos, reduce y controla la erosión, restaura la producción biológica, protege los recursos hidráulicos, favorece la integración paisajística. 4. RECURSOS ENERGÉTICOS. CARBÓN, PETRÓLEO, GAS NATURAL Y ENERGÍA NUCLEAR. Se llaman energías fósiles a aquellos recursos energéticos que proceden de la descomposición anaeróbica de materia orgánica en cuencas sedimentarias. Son por tanto acumulaciones de energía química fijada por la biosfera hace millones de años y que aparecen hoy en día a nuestra disposición. Son el carbón, el petróleo y el gas natural. Representan el 90 % del consumo energético actual y presentan graves problemas de cara al futuro. 15 4.1. EL CARBÓN. El carbón se formó por acumulación de restos vegetales en el fondo de pantanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación debido a la acción realizada por ciertas bacterias sobre la celulosa o la lignina de los vegetales, trasformando esta en carbón, metano (gas grisú) y CO 2, que se acumulan en las grietas de las rocas. Para que esto sea posible es necesario que se produzca un rápido enterramiento de los restos vegetales que evite su putrefacción (este enterramiento suele ser de carácter tectónico, o por la arribada de materiales arcillosos que impermeabilizan el terreno y que posteriormente se trasforman en pizarras). El progresivo enterramiento del carbón y el aumento de presión consiguiente va produciendo transformaciones en este, de modo que se produce un enriquecimiento en carbono de este, así como de su dureza, densidad y capacidad calorífica. De acuerdo con su capacidad calorífica los carbones se clasifican en: Antracita Huya Lignito Turba 70-80 % C 40-70 % C 30-40 % C < 20 % Los carbones más antiguos (antracita y huya) se formaron a partir de los grandes bosques de helechos del Carbonífero y Pérmico (Paleozoico), mientras que durante el Triásico, Jurásico y sobre todo el Cretácico (Mesozoico), se formaron los grandes yacimientos de lignito a partir de los bosques de coníferas y otras fanerógamas. 3.1.3. Impacto ambiental de la explotación del carbón. Ventajas: Es el más abundante de los combustibles fósiles. Representa el 90 % de las reservas totales. Al nivel de consumo actual esta garantizado su uso para varios siglos. También representan ventajas su elevado poder calorífico y su bajo precio (permite producir electricidad a precios muy competitivos). Inconvenientes: En su extracción: * Las minas en profundidad tienen un elevado coste económico y altos riesgos por colapso de galerías, explosiones de gas grisú y enfermedades degenerativas como la silicosis, ello conlleva una problemática social elevada (huelgas, privatizaciones, declaraciones de sectores estratégicos, salarios, etc.) * Las minas a cielo abierto tienen un elevado impacto ambiental y paisajístico que afecta a amplias extensiones de terreno * Grandes escombreras de estériles, que producen un gran impacto paisajístico, * Contaminación atmosférica por nubes de polvo * Contaminación de aguas continentales y subterráneas por lixiviados Derivados de su consumo: * El carbón es un combustible sucio, que al arder genera: Gran cantidad de CO2 (contribuye al aumento del efecto invernadero) Gran cantidad de SO2 (precursor de la lluvia ácida). Presente y futuro del carbón: 16 El carbón se consume sobre todo para producir electricidad en centrales termoeléctricas, este uso es seguido a gran distancia por el empleo en la industria siderúrgica, su destilación para obtener gas ciudad, materias primas para la industria como plásticos, fibras sintéticas, etc. A fecha de hoy no podemos prescindir de él ya que buena parte de la electricidad que consumimos procede de centrales térmicas de carbón, dejar de usarlo encarecería notablemente la electricidad que consumimos. Para dar respuesta a estos problemas se están desarrollando nuevas tecnologías para la explotación del carbón consistente en: Desarrollo de nuevas tecnologías de trituración y lavado previos a la utilización en las centrales térmicas (de modo que se le extrae buena parte del azufre que contiene), se limita así la lluvia ácida. Su licuefacción por hidrogenación para producir hidrocarburos (no es competitivo en la actualidad). La gasificación “in situ”, en la cual se obtiene una mezcla de gases (CO, CH4 y H2), tampoco es rentable. Sustitución paulatina del carbón por energías alternativas. 4.2. EL PETRÓLEO. El petróleo se forma por la muerte masiva de plancton marino, debido a cambios bruscos de salinidad o temperatura, esta materia orgánica sedimenta junto a cienos y arenas formando los barros sapropélicos, en estas condiciones se producen una descomposición anaerobia de la materia orgánica que la trasforma en hidrocarburos (según un proceso en que en primer lugar se forman asfaltos y betunes, pero que conforme aumenta la presión y la temperatura de confinamiento aparecen sustancias de menor peso molecular y finalmente gas natural, si el proceso es muy prolongado solo aparece este), de otro lado los barros y arenas se convierten en margas y arcillas, que quedan impregnadas de hidrocarburos y son llamadas “rocas madre”. Debido a las presiones tectónicas y orogénicas, así como a la baja densidad del petróleo, este tiende a escapar hacia la superficie, sin embargo si en este movimiento ascendente encuentra una capa impermeable se acumulará en dicha zona dando lugar a una trampa petrolífera, llamándose “rocas almacén” a aquellas que alojan el petróleo. A veces puede salir directamente a la superficie, entonces se evapora en contacto con la atmósfera dejando un resto llamado rocas bituminosas. Típicamente una trampa petrolífera presenta una estratificación, con gas natural en la parte superior, petróleo en la intermedia y agua salada en la inferior. He aquí distintos tipos de trampas petrolíferas. Son zonas favorables para la formación de petróleo los mares pequeños, mal comunicados y no muy profundos, ej. Mar Negro, Mar Rojo, Golfo Pérsico, etc. Entre los usos de sus derivados se encuentran los siguientes: Los gases licuados son usados en calefacciones y calderas domésticas. La gasolina (con y sin plomo) en automoción. La nafta y el queroseno (en industria química y como combustible de los aviones). El gasóleo (como combustible de vehículos diesel y calefacciones domésticas). El fuel (en centrales eléctricas para producir electricidad). Otros derivados (son usados en petroquímica para la obtención de plásticos, cosméticos, resinas, disolventes y una inacabable lista de productos). 17 Problemática asociada al uso del petróleo. El petróleo, aunque más escaso y costoso ha ido sustituyendo progresivamente al carbón. El petróleo presenta entre otras ventajas un elevado poder calorífico, un precio muy competitivo y unos diseños tecnológicos e industriales basados total y absolutamente en su uso como combustible. Entre los problemas se citan los siguientes. ● Escasez de reservas conocidas. Se cifran en unos 40 años al ritmo actual de consumo, y nuca más de 70 o 75 años. ● Dificultad para evaluar las reservas potenciales. ● Férreo control de los países exportadores (OPEP) y de las compañías petrolíferas (esto puede hacer tambalear la economía de los países con fuertes dependencias exteriores). ● Elevada contaminación aunque menor que la del carbón. Su combustión genera CO 2, lo cual contribuye al efecto invernadero. Además se generan muchos otros gases contaminantes (hidrocarburos, precursores del smog fotoquímico, dioxinas, furanos, etc.). A ello se suma la contaminación derivada de su transporte (mareas negras, roturas de oleoductos, etc.). Cualquier solución futura al problema energético deberá ir encaminada a la sustitución del petróleo por formas alternativas de energía menos contaminantes y concentra su uso en la industria petroquímica donde se muestra más indispensable al no encontrarse con facilidad otras alternativas. 4.3. GAS NATURAL. Presenta el mismo origen natural que el petróleo si bien es más evolucionado al haberse formado en condiciones de mayor presión y temperatura Está constituido por una mezcla de gases (hidrógeno, metano, butano, propano y otros en proporciones variables). Su utilización presenta numerosas ventajas: 18 ● Es de fácil explotación al salir por su propia presión confinante ● Su transporte a través de gasoductos es fácil, barato y seguro). ● Los yacimientos son más dispersos que los de petróleo y por tanto están menos sujetos a conflictos políticos. ● Es el carburante fósil menos contaminante, ya que no produce gases sulfurosos, sin embargo si produce CO2 (efecto invernadero). ● Además tiene mayor poder calorífico que el carbón y el petróleo. Es utilizado en instalaciones domésticas (cocinas, calefacciones, etc.), y en la industria, actualmente sustituye al carbón en algunas centrales térmicas, donde lo está sustituyendo al ser mucho menos perjudicial para el medio ambiente. Para muchos analistas es el combustible ideal para utilizar hasta que se realice la transición a otras fuentes de energía renovables (como por ejemplo el hidrógeno que podría reutilizar la infraestructura de distribución del gas). En cualquier caso se trata siempre de una solución temporal. En cuanto a los inconvenientes se pueden citar los mismos que para el carbón y el petróleo. 4.4. ENERGÍA NUCLEAR. 4.4.1. INTRODUCCIÓN. La energía nuclear es la energía procedente de las reacciones que se producen en o entre los núcleos de ciertos átomos en unas determinadas condiciones. La energía nuclear se produce por fisión (rotura de núcleos mayores en otros menores) o por fusión (se sintetizan núcleos mayores a partir de otros menores). 4.4.2. ENERGÍA NUCLEAR. FISIÓN. 19 La energía nuclear procede de la fisión de átomos pesados, fundamentalmente Uranio, el calor generado en este proceso es utilizado esencialmente para la producción de energía eléctrica. Básicamente consiste en una reacción en la que el núcleo de un átomo de un elemento pesado se escinde en dos átomos más ligeros como consecuencia del impacto de un neutrón. Los neutrones resultantes producen la fisión de otros átomos produciéndose así una reacción en cadena. En cada transformación se pierde parte de la materia, que se transforma en una cantidad inmensa de energía (recordad E = mc2). La reacción requiere de un moderador (agua, grafito, agua pesada, etc.), que impide que se convierta en una bomba. Una central nuclear suele constar de un reactor, en el cual está confinado el combustible y en el cual se producen las reacciones. Para aprovechar el calor generado todo está confinado en una vasija completamente hermética junto con agua. Este agua que constituye el circuito primario nunca sale y se recicla constantemente. Un segundo circuito de refrigeración (circuito secundario) refrigera al primario, y al convertirse en vapor y escapar es el que acciona las turbinas y genera la electricidad. Un tercer circuito de refrigeración enfría el vapor, que es licuado, de modo que tampoco escape fluido del circuito secundario. El agua para este tercer circuito si es renovada constantemente y es tomada de un embalse, río o mar. 20 El uranio es obtenido a partir de los minerales que lo contienen, de los cuales se separa por métodos físicos el U235, que es el útil para esta finalidad, también es frecuente enriquecerle con Plutonio-239. Aproximadamente 4 años más tarde de su primer uso la concentración de U235, es tan baja que no permite sostener la reacción en cadena, las barras de uranio han de ser sustituidas por otras, tras extraer de estas el Plutonio y otros isótopos de corta vida media que son reutilizados, las barras son guardadas en piscinas dentro del propio reactor al contener residuos que serán radiactivos más allá de diez mil años. Posteriormente estos residuos son llevados a los llamados cementerios nucleares. Problemática alrededor de la energía nuclear y las centrales nucleares. La energía nuclear es fruto de enconados debates, defendida y condenada de forma apasionada. En su favor cuenta: ● Es una fuente de energía abundante que limita en parte la dependencia de combustibles fósiles. ● Altísimo poder energético. Un Kg. de uranio produce un millón de veces más energía que uno de carbón. ● No libera gases de efecto invernadero ni responsables de lluvia ácida a la atmósfera. Entre sus desventajas se encuentran: ● Contaminación térmica del agua de los ríos o lagos utilizados como fuentes de los refrigerantes. ● Durante todas las fases (extracción, enriquecimiento y utilización) aparecen isótopos de vida corta muy perniciosos para los seres vivos. ● Los reactores nucleares pueden sufrir sabotajes o accidentes que den lugar a accidentes muy peligrosos. ● Los accidentes producidos, así como las medidas de seguridad que se han tenido que adoptar han hecho menos competitiva de lo que se esperaba la electricidad producida. ● Se generan residuos radiactivos de larga vida, que no se sabe que hacer con ellos y de momento se entierran en cementerios nucleares (baja sismicidad, difícil acceso, aislamiento térmico, hidráulico, .....). ● Las centrales tienen una vida útil limitada a 30 o 40 años. ● Existe una dependencia de tecnología exterior. ● Además la fuente de energía no es renovable. Su subsistencia en el futuro pasa por: ● La utilización de automatismos que eviten los fallos humanos. ● La construcción de una doble pared de contención del núcleo de la central evitando posibles fugas. ● La construcción de reactores pequeños fáciles de refrigerar. ● Ubicación del circuito primario dentro del reactor. ● Utilización de nuevos combustibles como el Torio-232, que no producen fisión por si mismos y por tanto no hay reacción en cadena evitándose los accidentes. 4.4.3. Energía nuclear de Fusión. 21 Consiste en unir núcleos atómicos ligeros para originar un núcleo atómico más pesado, en este proceso se libera una gran cantidad de energía. (Este es el mecanismo que proporciona energía al Sol y a las estrellas, donde dos átomos de H se unen para formar uno de He). Deuterio + Tritio = Helio + neutrones + energía A pesar de su concepción teórica sencilla, tropieza con graves problemas tecnológicos que no la hacen viable al menos en los próximos 25 años. El principal de ellos es que para llevar a cabo la reacción de fusión es necesario vencer las fuerzas eléctricas repulsivas entre los núcleos atómicos, y esto sólo se consigue llevando el combustible a temperaturas de 100 millones de grados a un estado llamado “plasma” (en ese estado los núcleos están desprovistos de carga y no hay por tanto fuerzas repulsivas. El problema es que no se conoce ninguna vasija capaz de contener dicho plasma, por ello la única alternativa en la actualidad es su confinamiento en botellas magnéticas sometido a fortísimos campos magnéticos. Para muchos científicos la energía nuclear de fusión es la energía del futuro por mostrar las siguientes ventajas: ● Suministro de combustible inagotable. El deuterio se podría tomar directamente del agua del mar. ● No produce residuos radiactivos peligrosos. ● No presenta riesgos de accidentes, al no haber una masa crítica que pueda descontrolar la reacción. Como desventajas se citan: ● Las enormes inversiones económicas que está suponiendo su investigación. Dinero que podría ser invertido en desarrollar otras energías renovables más baratas y que aportarían soluciones a más corto plazo, además serían tecnológicamente menos complejas. ● Su explotación puede quedar limitada a los países tecnológicamente mas avanzados y de este modo no paliar el déficit energético de los países subdesarrollados ● El tritio usado en la reacción es reactivo, y si bien puede ser obtenido en la propia central a partir de Li-6, soslayando el anterior problema, surge otro, la escasez de este isótopo de un elemento ya escaso por sí. 22 ● El proceso no sería limpio en su totalidad ya que la absorción de neutrones por el reactor podría convertir los materiales de este en reactivos. 4.5. SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DEL USO DE LAS ENERGÍAS NO RENOVABLES. Las soluciones pasarían por: a) Técnicas que disminuyan la contaminación. b) Colocación de filtros en chimeneas c) Tratamiento previo del carbón para eliminar todo el azufre posible d) Motores menos e) Contaminantes, catalizadores en tubos de escape… f) El ahorro energético g) La concienciación y educación ciudadana sobre todo para el ahorro de electricidad h) Tecnología más eficiente i) Disminuir la excesiva j) Iluminación de algunas ciudades… k) La sustitución progresiva por las fuentes de energía renovables. APÉNDICE. PERSPECTIVAS DE FUTURO. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA. El problema se plantea en un doble plano, por un lado el desarrollo de fuentes de energía que permitan el mantenimiento de una sociedad con un alto grado de desarrollo de otro lado el gestionar la utilización de dicha energía y el dar acceso de esta a todos los seres humanos. Ante este desafío existen dos posiciones técnicamente posibles: la energía renovable y la eficiencia energética. En cuanto a la fuente energética está claro que seguiremos dependiendo de los combustibles fósiles y del petróleo, pero ya en la actualidad el 20 % de la energía mundial procede de energías renovables (sobre todo biomasa y energía hidroeléctrica). La energía solar parece ser llamada a ser la clave del futuro. En el mismo sentido el punto de mira de la investigación internacional esta puesto en lograr en poner a punto y convertir en rentables ciertas fuentes de energía en particular la utilización del hidrógeno como combustible y la energía de fusión nuclear. El hidrógeno parece capaz en un corto plazo de sustituir a los combustibles fósiles. El problema actual se plantea en una procedimiento de obtención barato, investigándose en dos procedimientos, bien la obtención por electrólisis directa por acción de la energía solar, o bien su obtención por hidrólisis pero con energía eléctrica obtenida en planta solares, eólicas, etc. De este modo el hidrógeno serviría para almacenar energía en momentos en que se produce un desfase entre producción y demanda. El hidrógeno producido puede ser empleado después para ser quemado, recuperando la energía gastada en su producción. Además podría ir reemplazando progresivamente al gas natural, y empleando su propia infraestructura de distribución. Con respecto a la energía de fusión ya se han citado en un aportado anterior las ventajas e inconvenientes. Otra alternativa se encuentra en torno a la utilización del amplificador de energía de C. Rubbia. En realidad se trata de un proceso de fisión nuclear que utiliza como combustible torio. Presenta como gran diferencia la presencia de un moderador que impide que se lleve a cabo una reacción en cadena., presenta como grandes ventajas frente a las centrales nucleares clásicas: 23 - Que el proceso se puede detener en cualquier momento, simplemente retirando el acelerador de neutrones La utilización de torio conlleva reducir la toxicidad de los residuos más de mil veces, y además el torio es mucho más abundante que el uranio o el litio. El combustible no puede ser reprocesado para fines militares. La tecnología es adaptable a las necesidades de utilización. Los sistemas empleados son sencillos pudiendo ser utilizados en países subdesarrollados. En cuanto al segundo punto, una vía inevitablemente necesaria es la del aumento de la eficiencia energética, lo cual significa producir los mismos servicios utilizando menos energía. La eficiencia energética disminuiría los conflictos derivados de la ubicación de las centrales energéticas, el coste militar y político por conservar el acceso a fuentes energéticas exteriores y sobre todo es el método más directo y rentable para combatir el calentamiento del globo y la contaminación del aire del agua y del suelo. Una importante vía son las medidas de ahorro energético, este se ha de llevar a cabo de diversas formas: En el proceso de producción se ha visto que una importante vía de ahorro es la cogeneración, consistente en la producción combinada de dos o más formas de energía (por ej. electricidad y vapor de agua), se consigue así aumentar el rendimiento energético de un 33 % a un 90 %. La reducción del consumo eléctrico (el sistema de transporte eléctrico tiene una eficiencia global del 33%) pasa por el diseño de aparatos más eficientes y por atajar las perdidas en el suministro (reduciendo la distancia entre lugares de producción y de consumo). En el transporte donde se usa el 66% del petróleo, el ahorro ha de estar basado en el diseño de automóviles más eficaces y en potenciar el transporte público. La sustitución de la gasolina o gasoil por otros combustibles o electricidad plantea aun problemas, observándose la posibilidad de crear vehículos mixtos, con dos motores uno de combustión y otro eléctrico. En el hogar donde la mayor parte del consumo energético se destina a la producción de calor, la adopción de la arquitectura bioclimática resolvería la mayor parte de los problemas. Con este método ya empleado por persas, griegos y romanos se puede conseguir con un gasto inicial mínimo y un posterior consumo mínimo edificios confortables con oscilaciones de temperatura mínimas a lo largo del año aunque en el exterior las diferencias sean amplias. Algunas de estas medidas son las siguientes: Instalación de muros, tejados, suelos y ventanas aislantes. Ello ahora es más posible que nunca con los materiales superaislantes desarrollados (con ello se ahorra hasta un 70 % de energía). Construcción de ventanas de gran superficie hacia el sur (su misión es el calentamiento del hogar) y de pequeño tamaño hacia el norte (su misión es enfriarlo). Uso de electrodomésticos, lámpara y bombillas de bajo consumo. Uso de la olla a presión. Instalación de termostatos en los aparatos eléctricos. Empleo de paneles solares en los tejados para captación de energía solar y calentamiento de agua. Limitar el consumo de envases desechables. 6. RECURSOS ENERGÉTICOS RELACIONADOS CON LA ATMÓSFERA. ENERGÍA EÓLICA Es sin duda una de las fuentes energéticas más antiguas de la humanidad. En otros tiempos fue utilizada para por medio de molinos de viento elevar el agua de los pozos, moler el grano, extracción de agua de terrenos inundados, etc. Hoy en día modernos molinos de avanzada tecnología llamados aerogeneradores son utilizados para producir energía eléctrica, por regla general en un emplazamiento hay varias aeroturbinas componiendo un parque eólico. La energía eólica puede ser utilizada para: 24 Abastecer a la red eléctrica general (solamente posible en instalaciones de gran potencia, es decir de más de 1 MW). Apoyo a la red general permitiendo reducir costes de consumo energético. Electrificación de enclaves rurales aislados de la red general. Suministro de electricidad a instalaciones específicas como equipos de desalación de agua, bombeo en extracciones de agua, etc. Ventajas: Energía limpia e inagotable. Bajos costes de instalación. Utiliza tecnología propia y de alto desarrollo tecnológico. Contribuye a reducir el consumo de energías no renovables y el desarrollo sostenible. Inconvenientes: No es una fuente de energía constante, siendo difícil de almacenar la energía producida durante los flujos de vientos fuertes, e imposible de producir cuando no hay viento. Impacto visual. Muerte de aves. Incremento de la erosión al secar la superficie del suelo cercana. En los casos en que se utilizan aspas metálicas, se generan fuertes ruidos e interferencias electromagnéticas. En la actualidad y aunque los precios de su explotación no dejan de bajar, su explotación debido al bajo volumen de producción alcanzado no permite justificar el transporte de la electricidad generada a larga distancia, por ello los puntos de consumo han de encontrarse cercanos a los de producción. Se está avanzando mucho en hacerla una energía rentable normalizando los procesos de fabricación, son la fabricación en serie de los equipos, adecuando los periodos de mantenimiento a los de calma en el viento y sobre todo escogiendo los emplazamientos. La energía eólica tiene gran futuro en España. El potencial aunque no bien calculado es de 20 millones de megavatios, es decir 50 veces más que todas las centrales nucleares juntas, superando por tanto el consumo actual de electricidad. Las mejores zonas eólicas en España son en orden decreciente, las Islas Canarias, la zona del estrecho de Gibraltar, la costa de Galicia y el Valle del Ebro. En Murcia hay un parque eólico en Cieza y está prevista la construcción a corto plazo de 20 más entre ellos uno en la Sierra de Enmedio de Puerto Lumbreras. 7. LA ENERGÍA HIDRAÚLICA. RECURSOS HÍDRICOS: USOS, EXPLOTACIÓN E IMPACTOS QUE PRODUCE SU UTILIZACIÓN. 7.1. INTRODUCCIÓN. El agua es el componente mayoritario de los seres vivos y es imprescindible para la vida. Ha condicionado desde nuestro comienzo como especie y sobre todo como civilización la ubicación de los asentamientos urbano y después de los asentamientos industriales. La sociedad requiere de un suministro constante de grandes cantidades de agua como bien insustituible de consumo e interviene en casi todos los procesos productivos 25 (agricultura, ganadería, pesca, comercio, turismo e industria). Es de esta manera el bien natural más preciado. Considerado globalmente hay agua sobrada y suficiente para toda la humanidad, pero debido a diversos factores es un bien limitado y escaso en muchas áreas. Estos son los principales factores: La desigual distribución territorial y temporal de la población humana. De ese modo el agua no siempre está en la cantidad suficiente en el lugar y momento que se precisa. El crecimiento exponencial de las necesidades (el consumo per cápita está directamente relacionado con el nivel de vida) Las pérdidas crecientes por contaminación. Su gestión como si fuera un recurso ilimitado. El escaso reciclado reutilización de este recurso. 7.2. USOS DEL AGUA. Dependiendo de que en su utilización el agua se pierda en calidad o en cantidad condicionando de este modo sus usos futuros se dice que el agua tiene básicamente dos tipos de usos: Usos consuntivos y Usos no consuntivos a) Usos consuntivos: Son todos aquellos en que se reduce la cantidad y/o calidad del agua para futuros usos b) Usos no consuntivos: Son todos aquellos en que no se reduce ni la cantidad ni la calidad del agua para futuros usos. 7.2.1. USOS CONSUNTIVOS DEL AGUA. Uso agropecuario. La agricultura y la ganadería constituyen el sector de mayor demanda de agua (aproximadamente el 75 % del agua mundial se destina a este fin). Es determinante en los problemas de déficit hídrico. Uso urbano. Es el agua destinada al abastecimiento de población, comercio y servicios. Supone un 5 % del agua mundial. Varía ostensiblemente de unos países a otros en función del desarrollo económico ( 5 l en Madagascar, 25 l en la India y más de 300 l en Nueva York. En España el consumo por habitante y dia son 140 l). Según la OMS “el número de grifos por cada mil personas es un indicador más fiel de la salud que el número de camas de un hospital”. 26 Uso industrial. Representa el 23 % del agua que se extrae en el mundo. Se utiliza como materia prima en procesos de síntesis, como refrigerante, como agente de transporte de desperdicios, o simplemente en producción de energía. 7.2.2. USOS NO CONSUNTIVOS DEL AGUA. Uso energético. Consiste en la producción de energía hidroeléctrica. (En España representa el 15 % de la electricidad producida) Uso recreativo. Consiste en la utilización de ríos, embalses y lagos para prácticas deportivas y de ocio. Uso ecológico y medioambiental. El interés medioambiental del medio acuático es incuestionable como habitar de innumerables especies animales y vegetales, como lugar de refugio de la avifauna. Además las zonas pantanosas constituyen sistemas de regulación de los cauces de ríos, y los flujos de manantiales y ríos. Los humedales actúan como depuradoras naturales y además regulan el clima local. Todos los ríos deben de tener un caudal mínimo caudal ecológico que asegure el equilibrio biológico del medio. Uso como medio de transporte. (En España sólo el Ebro y el Guadalquivir en sus tramos inferiores son navegables de forma natural). 7.3. LA ENERGÍA INCOVENIENTES. HIDRAÚLICA: CONCEPTO Y USOS; VENTAJAS E Consiste en el aprovechamiento de la energía potencial que impulsa el agua desde las montañas hasta el mar. Esta energía puede ser capturada y trasformada por medio de embalses en los cuales al retener el agua se almacena dicha energía. Una central hidroeléctrica típica consta de un embalse en el que se almacena el agua. Desde este el agua es canalizada por medio de una tubería o túnel que salva un desnivel importante, de este modo el agua se precipita con una gran energía sobre el edificio de la central, en el cual se encuentran las turbinas que al ser movilizadas ponen en marcha un generador que produce corriente eléctrica. Representa en la actualidad el 7% de la energía producida en el mundo y el 20 % de la electricidad, siendo el 31 % en los países subdesarrollados. Constituye para mucha gente la energía limpia y renovable por excelencia, y si bien tiene algunos inconvenientes, es muy superado por las ventajas de su explotación. Ventajas: La energía hidroeléctrica es de bajo coste y mínimo mantenimiento. No emite ningún tipo de contaminación durante su funcionamiento. 27 Favorece la regulación del cauce de los ríos (laminación), paliando el efecto de las grandes avenidas. Permite el aprovechamiento del agua para otros usos (abastecimiento, recreativos, deportivos, etc.). Inconvenientes: Inundación de extensas áreas, generalmente muy fértiles, con la consiguiente pérdida de suelos fértiles y el movimiento migratorio de personas y bienes. También se pueden perder monumentos y bienes de tipo cultural que quedan anegados por las aguas del embalse. Sedimentación y colmatación de sedimentos en el embalse (lo cual conlleva la inutilización de este a medio o largo plazo). A su vez ocasionan un déficit de aportes fluviales en la desembocadura lo cual favorece la erosión de deltas y barras costeras. Como consecuencia de ello se produce una gran alteración de los ecosistemas marinos de desembocadura (áreas de gran riqueza biológica). Ello conlleva también la aceleración de la erosión del cauce del río aguas abajo del embalse Los embalses reducen la diversidad biológica, y además constituyen un obstáculo para la emigración de los peces y para la navegación fluvial. La disminución del caudal de los ríos produce una modificación del nivel freático aguas abajo. Eutrofización de las aguas embalsadas. Variaciones en el microclima de la zona. Riesgos inducidos, como inundaciones por rotura de la presa (ej.: Tous en Valencia) El aprovechamiento energético puede entrar en contradicción con usos agrícolas o de abastecimiento urbano en determinados momentos. Hoy en día se le augura un gran futuro a la energía hidroeléctrica, sobre todo a la producida en pequeñas presas, de mucho menor impacto económico y social, que además generan empleo local. Además otra vía de futuro se encuentra en el aprovechamiento integral de la energía, consistente en conectar el embalse principal con otro secundario tras la central, empleándose energía eléctrica durante la noche (momento en el que es excedentaria al tener que mantenerse un nivel mínimo de actividad en las centrales nucleares y térmica) para elevar agua al embalse, quedando de esta manera almacenados los excedentes de energía. 7.4. GESTIÓN DEL AGUA 7.4.1. INTRODUCCIÓN. PLANIFICACIÓN HIDROLÓGICA. El agua dulce es un recurso natural imprescindible, limitado y escaso Los problemas del agua están asociados a su mala gestión, ya que se utiliza de horma despilfarradora, como si se tratara de un recurso inagotable. Las principales causas del déficit son las desmesuradas demandas de la agricultura y de la industria, y la pérdida de calidad por la contaminación creciente. Todo ello obliga a una imprescindible regulación de los usos del agua mediante una serie de medas de carácter general, técnico y político que conduzcan al ahorro y racionalización del consumo a la par que la generación de nuevos recursos. 7.4.2. MEDIDAS DE AHORRO Y RACIONALIZACIÓN DEL CONSUMO. 28 7.4.2.1. Medidas de carácter general. Protección de todos los ríos, acuíferos, etc., de la contaminación. Mejoras en las redes y canales de distribución que reduzcan las pérdidas de agua Aplicación de tarifas que primen el ahorro y penalicen el consumo. Incentivar el reciclaje del agua Protección de los bosques (ralentizan el ciclo hidrológico, crean microclimas más húmedos y lluviosos, protegen de la erosión, aumentan la disponibilidad de agua) Regulación de la explotación de recursos profundos antiguos y no renovables. Medidas de racionalización y ahorro en la agricultura. No ampliar el regadío a zonas tradicionales de secano. Fomento de la agricultura de secano compatible con el medio Sustitución del obsoleto regadío por inundación o aspersión, por técnicas de microirrigación (goteo), que suponen hasta un 90 % de ahorro Mejora de los transportes y conducciones de agua. Adecuación de los tipos de cultivos a la disponibilidad de agua de cada región (en medios áridos, utilización de especies con bajos requerimientos de agua). Limitación de uso de pesticidas y fertilizantes. Medidas de racionalización y ahorro en la industria Limitación de las emisiones y vertidos contaminantes. Adopción de medidas financieras que fomenten procesos de fabricación de bajo consumo de agua. Tratamiento y reciclado del agua empleada en los procesos industriales Medidas de racionalización y ahorro en el uso urbano. Concienciación ciudadana. Adopción de medidas personales de ahorro. (no fregar con el grifo abierto, ducharse en vez de bañarse, instalación de grifos con pulsador en viviendas y establecimientos públicos, etc.). Utilización de electrodomésticos de bajo consumo Depuración de aguas residuales. Adecuación del precio del suministro a los auténticos costes de extracción, distribución y depuración de residuos. Planificación de los asentamientos urbanos en función de la disponibilidad el recurso. Sustitución de césped por plantas autóctonas de bajos requerimientos de agua. Limitación o prohibición de la instalación de piscinas y campos de golf en zonas deficitarias. 7.4.2.2. Medidas de carácter técnico. Construcción de presas y embalses que regulan los ríos (permiten además de regular la disponibilidad de agua para agricultura industria y uso urbano, la producción de energía eléctrica, el uso recreativo y la corrección del riesgo de avenidas). Aprovechamiento de aguas subterráneas mediante pozos y bombas de extracción. Trasvases desde cuencas excedentarias hacia cuencas deficitarias. Control y recarga artificial de los acuíferos en épocas excedentarias de agua superficial, Construcción de sistemas de captación de agua de lluvia. Desalinización. 29 7.4.2.3. Medidas de carácter político. Elaboración y ejecución de leyes y normas (Planes hidrológicos, planes de Cuencas, Bancos de agua, etc.), que regulen los usos y disponibilidades del agua como un bien dominio público, al que tenemos derecho todos los ciudadanos. Leyes y normas destinadas a garantizar la calidad del agua y control de los vertidos y la contaminación. Leyes y normas que regulen el régimen económico y de explotación de los acuíferos. Campañas educativas a nivel general sobre racionalización del uso del agua. Inclusión en los programas educativos desde la base, que promocionen un uso racional del agua. 7.5. IMPACTOS PRODUCIDOS POR EL USO DEL AGUA. 7.5.1. AGUAS CONTINENTALES. El uso excesivo (sobreexplotación) de las aguas continentales superficiales para abastecimiento humano puede producir una disminución del caudal ecológico que pone en peligro muchos ecosistemas (bosques de rivera, humedales…), si la sobreexplotación es en los acuíferos baja el nivel freático del acuífero, lo que dificulta que las raíces puedan alcanzar el agua en épocas de sequía, disminuirán el aporte de agua subterránea a manantiales, ríos…y si esto sucede cerca de la costa habrá intrusión salina, es decir, salinización del acuífero con agua del mar. Las aguas subterráneas también se pueden contaminar por infiltración de agua bajo un vertedero incontrolado, las fosas sépticas, los cultivos, la ganadería, las industrias, la minería… El uso urbano del agua provocara su contaminación con detergentes, materia orgánica, etc. El uso agrícola del agua producirá su contaminación con plaguicidas y fertilizantes, los plaguicidas son sustancias toxicas que afectan a los seres vivos tanto acuáticos como los que beben las aguas contaminadas y los fertilizantes eutrofizan aguas estancadas (lagos sobre todo). El uso ganadero contamina con materia orgánica (estiércol y purines, la parte sólida formada principalmente por heces (también restos de paja, tierra, piensos…) se llama estiércol y la liquida formada principalmente por orina (y sustancias disueltas o en suspensión como restos de heces) se llama purines) llevando microorganismos patógenos que pueden llegar a las aguas subterráneas por infiltración o a las aguas superficiales por escorrentía. El uso industrial del agua es mucho más complejo, ya que dependiendo del tipo de industria la contaminación es muy variada, destacar las industrias que vierten metales pesados, que además de ser muy tóxicos son bioacumulables pasando a través de las cadenas tróficas. Un uso industrial muy común es para refrigeración, sobre todo en las centrales productoras de electricidad (centrales térmicas y nucleares) que vierte el agua al cauce fluvial a una mayor temperatura produciendo la muerte de muchos organismos, tanto directamente por el aumento de temperatura, como indirectamente por la disminución del oxigeno en el agua (la solubilidad de los gases depende de la temperatura, a mayor temperatura menor será el contenido en oxigeno que pueda tener el agua). 30 7.5.2. MARES Y OCEANOS. Destacan los impactos producidos por los vertidos costeros, tanto de las zonas urbanas costeras como de la desembocadura de ríos contaminados (por vertidos urbanos, agrícolas o industriales) o de las industrias localizadas en la costa como industrias mineras (en la costa suelen localizarse muchas industrias porque por transporte marítimo les viene las materias primas o la utilizan para transportar los productos elaborados por las industrias), y las mareas negras. El uso de mares y océanos para el transporte posibilita la aparición de accidentes de mercancías peligrosas, petroleros…, además de los vertidos ilegales como por ejemplo el lavado de los tanques petroleros. Las mareas negras tienen numerosos impactos ya que dificulta la fotosíntesis al no permitir el paso de luz, ocasionando la muerte de los organismos fotosintéticos, y con ello, del resto de las cadenas tróficas. Ocasiona la muerte de organismos marinos por hundimiento, al perder flotabilidad o pérdida de calor al alterarse el aislamiento térmico por la impregnación de plumas y pelos, la ingestión de crudo envenena a los organismos. El impacto es todavía mayor si afecta a ecosistemas de gran valor ecológico como manglares, arrecifes de coral y marismas. El vertido costero ocasiona graves consecuencias económicas en la zona al alterar las actividades pesqueras y turísticas. En mares es más difícil que se produzca la eutrofización, salvo en zonas de aguas tranquilas donde no llegan las corrientes marinas y sometidas a importantes vertidos costeros. Muchas centrales térmicas se sitúan en la costa para usar el agua de mar en la refrigeración y verter luego el agua calentada en el mar, afectando a los ecosistemas litorales. Las desalinizadoras vierten la salmuera (agua más salada que la del mar) en el mar, pudiendo afectar a los ecosistemas si no vierten en zonas donde las corrientes marinas dispersen con más efectividad la salmuera. En mares encontramos también basuras flotantes y materiales plásticos generados, de manera creciente, por el auge de la navegación turística y deportiva. 7.6. RECURSOS HÍDRICOS. 7.6.1. LA SITUACIÓN DEL AGUA COMO RECURSO EN EL PLANETA TIERRA. Hay agua suficiente en cantidad y calidad para todos los habitantes de la Tierra. Sin embargo su distribución es muy desigual, siendo muy desigual la disponibilidad en una y otras partes del planeta. Son zonas de escasez de agua casi permanente: El Norte de África (Magreb, Sahel, etc.), gran parte de México, el oeste de EE.UU., la zona central de Rusia y gran parte de Australia. En estas zonas el balance hídrico (precipitación – evaporación), es menor de 50 mm. Hay al menos 80 países áridos o semiáridos, en los que vive más del 40 % de la población mundial. Países que sufren ciclos de sequía que pueden durar varios años (la última de 1986 asolo parte de África, dejando 55 millones de muertos). 31 Otros países tienen precipitaciones anuales elevadas, pero muy mal distribuidas a lo largo del año, con lo que sufren además inundaciones, perdida de nutrientes de suelos y en contraposición escasez de agua en otras estaciones (por ej. La India). 7.6.2. EL AGUA COMO RECURSO EN ESPAÑA. España dispone de recursos hídricos importantes. Disponemos aproximadamente de 8000 litros al día (muy por encima de lo que se estima necesario). Sin embargo existe una enorme irregularidad en la distribución espacial y temporal. Habiendo una diferencia enorme entre la fachada atlántica y la mediterránea, pudiéndose hablar de una España seca y una España húmeda. La media en la cuenca del Segura está en 380 l/m2, mientras que en la costa atlántica gallega está en 1500 l/m2. Si se consideran comarcas el contraste es aún más acusado en zonas del Este de Almería o el Oeste de Murcia (Puerto Lumbreras, Lorca, etc.), no se llegan a alcanzar los 260 l /m2. Al régimen de precipitaciones hay que sumar la evapotraspiración, que alcanza también sus valores máximos en la mitad sur española. De este modo la parte menos favorecida hidrológicamente de España son las cuencas Sur, Segura y Júcar, zona en la que además está ubicada la agricultura de mayor valor económico del país, y las mayores densidades de población y el mayor crecimiento demográfico apoyado en la expansión de los desarrollos turísticos. Todo ello ha conllevado en España a la elaboración en los últimos años a la redacción de diversas normas conocidas como la Ley de Aguas, y después sucesivos Planes Hidrológicos y normas de menor rango. EL PLAN HIDROLÓGICO NACIONAL. El agua de calidad siempre ha sido en España un bien escaso y fuente de disputas. Ya en tiempos de los árabes se creó en Valencia y el Levante el concomido como “Tribunal de las Aguas”, que ha llegado a nuestros días, cuya misión era llevar a cabo un reparto del agua entre los agricultores y dirimir las disputas entre estos. La división actual de divisiones hidrográficas deriva de la Ley de Aguas de 1866. La “Ley de Aguas”, en vigor data de 1986. Los principales aspectos de esta son: Se incorpora al dominio público las aguas subterráneas. De este modo en España toda el agua es de todos los ciudadanos. La administración se reserva el papel de tutela en la conservación del entorno relacionado con el agua (hoy en día a través del ministerio de medio ambiente, y las correspondientes consejerías). Define la planificación hidrológica y establece los objetivos según una serie de prioridades y objetivos) * Satisfacer las demandas de agua potable de los ciudadanos * Incrementar las disponibilidades de agua. * Racionalización del consumo * Armonía con el medio ambiente. 32 En el desarrollo normativo de la ley se prevé los siguientes planes hidrológicos: Plan Hidrológico de Cuenca. Contiene el inventario de recursos hídricos de la cuenca, las demandas existentes, las infraestructuras básicas, las características básicas de calidad de agua y de ordenación de vertidos residuales, etc. Los planes de cuenca son elaborados por los llamados Consejos del Agua de cada cuenca, que dependen de la correspondiente Confederación Hidrográfica (ente público de carácter estatal que gestiona el agua en cada cuenca). Plan Hidrológico Nacional. Ley y conjunto de normas que definen la política del agua para todo el estado español y que debe de coordinar los planes de cuenca. En él se contemplan todas las infraestructuras básicas (embalses, trasvases, obras de mejora y modernización de regadíos, etc.); caudales ecológicos de ríos y embalses, caudales máximos trasvasables, etc. Es elaborado por el Ministerio de Medio Ambiente, en colaboración con otros ministerios (Agricultura, Obras Públicas, Hacienda, Administración Territorial, etc.). Debe de tener en cuenca dos aspectos básicos: . La ordenación del territorio. . La política económica general del estado. 8. EL PROBLEMA DEL AGUA EN LA REGIÓN DE MURCIA. El área mediterránea por cuestiones geográficas y climáticas es históricamente deficitaria en agua como recurso. A ello hay que sumar una serie de condicionantes, que han agravado en los últimos años este problema. El imparable incremento de las zonas de regadío (multiplicado por tres en los últimos años), paralelo a la creación de nuevas infraestructuras (trasvases, redes de canalización, embalses de almacenamiento, etc.). El “boom urbanístico”, con la aparición de innumerables desarrollos urbanísticos, con altos requerimientos de agua para abastecimiento y espacios de ocio (piscinas, campos de golf, etc.). La ausencia o inadecuada ordenación del territorio, sujeta casi única y exclusivamente a los intereses económicos del momento, y sin visión alguna de futuro. La laxitud en la aplicación de medidas punitivas en el mal uso del agua. La inexistencia de políticas forestales y agrícolas acordes con la sostenibilidad de estas regiones. Para paliar este déficit se han planteado las siguientes medidas: Embalses, trasvases y desaladoras. 33 9. TRASVASES Y DESALINIZACIÓN 9.1. INTRODUCCIÓN. En el mediterráneo, debido a su alta insolación se encuentra una alta demanda de agua para agricultura, así como las mayores densidades de población en su litoral, una gran presión turística y una gran evapotranspiración. Además la poca precipitación está temporalmente mal distribuida, dificultando el aprovechamiento del agua precipitada. Todo esto provoca que las regiones mediterráneas sean zonas de déficit hídrico, para poder satisfacer la fuerte demanda de agua necesitan de medidas técnicas costosas, las más empleadas son los trasvases y la desalación de agua. 9.2. TRASVASES. VENTAJAS E INCONVENIENTES. Los trasvases son conducciones de agua, generalmente a través de canales a cielo abierto, que a veces pueden estar completadas por canales subterráneos, tuberías cerradas o sistemas de sifones. Mediante ellos se trasfiere agua desde un curso fluvial hacia otro, bien dentro de una cuenca hidrográfica o entre cuencas hidrográficas. Hay por tanto una cuenca hidrográfica cedente (generalmente excedentaria) y otra receptora (generalmente deficitaria). Ventajas: Disponibilidad de agua para las cuencas receptoras. Generalmente fuente de importantes recursos económicos. Agricultura muy productiva. Turismo residencial (campos de golf) o incluso industria. Cuando se establece un precio por el agua cedida. Recepción de dinero en concepto de indemnización, lo cual permite la creación de infraestructuras y el desarrollo económico de la cuenca cedente. Creación de diversas infraestructuras, tales como embalses y canalizaciones que suponen nuevos ecosistemas. Utilización económica de las infraestructuras creadas. (Por ejemplo los embalses creados en la cabecera del Tajo: Entrepeñas y Buendía, conocidos como el mar de Castilla, son lugar de recreo para los madrileños). Utilización ecológica de los caudales trasvasados. (En muchas ocasiones se ha empleado el agua del trasvase Tajo-Segura, para socorrer las Tablas de Daimiel). Las conexiones entre las cuencas de los ríos suponen: ■ Alterar de manera irreversible el caudal del río donante. ■ Deterioro de ecosistemas especialmente sensibles, tales como los ecosistemas de delta, que dejan de recibir aportes de agua y de sedimentos ■ Generan por lo general un fuerte conflicto de intereses entre las cuencas cedentes (que ven complicados sus intereses futuros de de desarrollo, o perjudicados sus ecosistemas o intereses presentes) y las cuencas receptoras (que requieren el agua para la generación de importantes plusvalías en sectores generalmente muy productivos, tales como turismo o agricultura intensiva). ■ Son origen de profundos conflictos sociales. Por ejemplo, el trasvase Tajo-Segura prometía agua abundante a los agricultores de la cuenca del Segura, que multiplicaron sus regadíos. Pero la experiencia ha demostrado que el río Tajo no tiene capacidad suficiente para aportar tanta agua, y cada año se repite el conflicto entre los agricultores de la cuenca del Segura, que demandan agua, y los de la cuenca del Tajo, que la ven pasar sin poder usarla. 34 ■ Incremento desmesurado y descontrolado de las zonas de regadío. ■ El concepto de "agua excedentaria" (aquella que puede ser trasvasada de una cuenca a otra) es virtual ya que, si se tienen en cuenta las necesidades ecológicas del río, es difícil que ese concepto se materialice en la realidad. ■ Las cuencas cedentes ven comprometidos sus intereses futuros de desarrollo, si necesitan disponer de los caudales hipotéticamente trasvasables. ■ El agua trasvasada no siempre es tan competitiva como se pretende, si a su precio final se le incluye el coste de las infraestructuras creadas para la conducción, elevación, etc. 9.3. DESALACIÓN. 7.4.1. CONCEPTO. La desalación consiste en extraer de agua salada (bien marina o subterránea), las sales por diversos procedimientos convirtiendo esta en agua dulce. Para la desalación se puede emplear tanto agua de mar como agua subterránea, sin embargo generalmente esta es mejor ya que suele contener una concentración de sales menor, a la par que una menor cantidad de sólidos en suspensión, siendo esta una cuestión clave, ya que gran parte del éxito del proceso y del abaratamiento pro menor mantenimiento de la maquinaria es el empleo de agua lo más limpia posible. Existen dos procedimientos básicos de desalación: a) Procedimientos térmicos. Consiste en calentar el agua hasta su evaporación, y posteriormente su condensación. El agua obtenida así es pura, y para ser convertida en potable se le deben añadir diversas sales que corrijan su composición. Hay varias técnicas tales como la evaporación de múltiple efecto (ME), la evaporación multietapa (MSF). Y la compresión por vapor (CV). b) Procedimientos de filtración. OSMOSIS INVERSA. Consiste en métodos en los cuales se hace pasar al agua salda por un sistema de membranas a alta presión. La configuración del sistema es tal que la presión hace atravesar el agua la membrana semipermeable, quedando de un lado agua desalada y de otro salmuera. El conjunto se completa de toda una serie de dispositivos para extraer la salmuera y trasportarla nuevamente al mar generalmente a través de un emisario a suficiente distancia de la línea de costa para no dañar los ecosistemas de la zona litoral. El agua entes de ser sometida a osmosis, es tratada en procesos de filtración y microfiltración, a fin de facilitar los tratamientos posteriores. 7.4.2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA DESALINIZACIÓN. La desalinización es fuente en la actualidad de un fuerte debate social con acérrimos defensores y detractores. Como ventajas podemos citar las siguientes: Genera recursos (agua), en cuencas deficitarias, haciéndolas independientes y autónomas de las hipotética cuencas donantes de agua trasvasada. Los sistemas económicos montados a su alrededor (agricultura intensiva, turismo, etc.), no estarán condicionados por las diferencias políticas o de intereses entre territorios. 35 Para ciertos usos (agua potable), y una vez introducidas pequeñas correcciones de composición es un agua de altísima calidad debido a su bajo contenido en sales. La tecnología no ha dejado de avanzar produciéndose un abaratamiento en su producción, aspirando en un futuro a la utilización de energías renovables para las distintas fases productivas. El impacto ecológico es considerablemente menor que el de los trasvases. Como inconvenientes principales: El precio final del agua (al menos en la actualidad), puede ser considerablemente mayor que el del agua trasvasada. La cantidad de agua generada puede no ser suficiente para las demandas planteadas, generando de este modo conflictos de intereses entre sectores productivos (agricultura y turismo), o estrangulando el desarrollo económico de determinadas regiones que basen en el agua su futuro. La salmuera producida puede tener un importante impacto en la zona litoral, sobre todo en las praderas de Posidonia (este problema ha sido corregido con emisarios submarinos hasta largas distancias de la costa). La producción de agua requiere un importante consumo de energía, lo cual se trasmite al precio final del producto, y contribuye a la producción de gases de efecto invernadero. 10. RECURSOS COSTEROS E IMPACTOS DERIVADOS DE SU UTILIZACION 10.1. INTRODUCCIÓN Las zonas costeras y las zonas próximas a ella son muy productivas porque cuentan con luz y nutrientes, pero también son las más densamente pobladas del planeta y las más susceptibles y vulnerables a un proceso de degradación por contaminación o por destrucción directa. 10.2. CAUSAS DE LAS AGRESIONES Presión ejercida por la superpoblación Actividades recreativas Transporte marítimo Actividades pesqueras (pesca y acuicultura) 10.3. IMPACTOS EN LAS ZONAS COSTERAS 10.3.1. Erosión La erosión de las costas consiste básicamente en el transporte de materiales y sedimentos de unas zonas para acumularse en otras, debido a la acción de las olas (ejercen la acción más potente) y del viento. Por tanto, la costa adquiere formas muy diversas, dependiendo del tipo de terreno y de la actividad de las olas, mareas y corrientes marinas sobre todo. Esta configuración costera ha variado ampliamente con el tiempo de una forma natural. Ejemplo de ello son: la migración natural de arena, las variaciones de los caudales de los ríos, el aporte de sedimentos, etc. Las multitudinarias acciones del hombre en estos ecosistemas ha acelerado bruscamente el proceso erosivo. A lo largo de la historia, la zona costera ha sido un centro importante de desarrollo de la sociedad humana. La utilización del mar para el transporte y el 36 comercio y la obtención de alimento abundante en aguas costeras muy productivas, son factores determinantes para el asentamiento de poblaciones en las zonas costeras. A continuación se enumeran algunas de las actividades que provocan la erosión en las costas: ► Construcción de espigones, muelles, diques, etc., que interrumpen la circulación natural de las corrientes marinas y, por consiguiente, la anormal distribución de sedimentos, como ocurre en la playa de La Isla (Puerto de Mazarrón). ► Proliferación de embalses. Debido a su aterramiento, éstos impiden la llegada material detrítico a la desembocadura de los ríos provocando una escasez de aportes suficientes para el mantenimiento de las playas. ► Construcciones de carreteras y accesos en la parte trasera de la playa y de las marismas repercutiendo en este entorno ecológico. ► Extracción de áridos de las zonas playeras para obras civiles. Ej.: tómbolo del castillo de Águilas, parte del mismo fue extraído para la construcción de obras civiles y espigones. ► Turismo: Debido sobre todo a creación de zonas recreativas y de ocio. Hay problemas de contaminación, modificación y destrucción del ecosistema costero. Favorece la erosión. Ej.: en el puerto de Mazarrón se han puesto rompeolas para crear y favorecer el baño y recreo de los turistas. Entre los numerosos efectos y daños causados por la erosión antrópica, cabe destacar que: Supone la destrucción de hábitats naturales muy valiosos para la supervivencia de las playas, humedales, deltas, etc. Como efecto secundario las praderas de Posidonia oceánica desaparecen paulatinamente. Desestabilización de playas. Pérdida de especies El RIESGO por costas erosionadas en Murcia queda reflejado en diversos estudios y la utilización de SIG, con los que se ha pronosticado una serie de áreas muy sensibles a la erosión actual y/o potencial en la CARM, siendo las costas mas erosionadas las que se encuentran en un color rojo (más oscuro). 10.3.2. Exceso de urbanización y afluencia de turistas, lo que conlleva: ► Ocupación masificada del suelo ► Sobreexplotación del agua 10.3.3. Eutrofización y otras formas de contaminación de las aguas por materia orgánica, inorgánica o por metales pesados, debido a: vertidos de aguas residuales sin tratar, de tipo doméstico, agrícola e industrial transporte de petroleros u otros barcos afluencia de los ríos cargados de contaminantes 10.3.4. Contaminación del aire y generación de residuos 10.3.5. Generación de blanquizales (zonas desprovistas de vegetación en el fondo marino, principalmente de Posidonia oceánica o Cymodocea), debido a: Pesca de arrastre Extracción de arenas para regeneración de playas 37 Arrastre de anclas de embarcaciones de recreo 10.3.6. Bioinvasiones Originadas principalmente por la limpieza de aguas de lastre que contienen muchas especies foráneas, que dan lugar a graves problemas como poner en peligro a otras especies, taponar conducciones y cañerías, producir sustancias tóxicas, desencadenar plagas, etc. Las más conocidas son: Mejillón cebra (Dreissena polymorpha) Alga asesina (Caulerpa taxifolia). Mareas rojas originadas por algas unicelulares rojas (Gymnodinium o Alexandrium) 10.4. MEDIDAS PARA MITIGAR LOS IMPACTOS ► Gestión Costera Integrada (GCI) encargada de planificar, regular y limitar los diferentes usos de este territorio. ► Prevención y corrección en costas erosionadas. Las acciones más importantes a implantar serian las siguientes: Prohibir las extracciones de áridos en las playas por la Ley de Costas. Estudiar los encauzamientos de forma que no reduzcan la aportación de arena de las cuencas. Considerar y evaluar los costes medioambientales y económicos de la presencia de los embalses, en orden a contribuir a los gastos que ocasionen con la disminución de aportes a las playas. Revisar de forma global y en conjunto los Planes y Proyectos de construcción de vías de transporte así como los Planes Municipales de Ordenación Urbana de modo que perturben lo menos posible las aportaciones de áridos de las cuencas. 11. LA BIOMASA COMO ENERGÍA ALTERNATIVA. Consiste en el aprovechamiento de la materia orgánica para la obtención de energía. El origen de esta puede ser diverso, incluyéndose recursos forestales (madera, leña, desechos madereros), productos agrícolas (plantas oleaginosas y bituminosas) y sus derivados (aceites, azucares, alcoholes, etc.), desechos agrícolas (paja, etc.), desechos animales (excrementos procedentes de granjas) y residuos domésticos (papel, cartón, restos de alimentos, etc.). Se trata por tanto de un tipo de energía utilizada desde la más remota antigüedad, es además una energía renovable (siempre que la velocidad de su explotación se acompase a la de su reposición), limpia, barata y que además requiere poca tecnología (universal en su utilización). Casi el 90 % de la biomasa generada es acuática, lo cual dificulta la recolección. Ventajas: Energía renovable, siempre que producción se acompase a consumo. Generalmente limpia. Su uso como combustible si bien produce cantidades similares de NOx y de CO2, no produce derivados del S. Eliminación de cantidades muy inferiores de cenizas. No forma escorias en su combustión. Inconvenientes: 38 La biomasa terrestre es muy dispersa, lo cual aumenta los costes de recolección y transporte. El uso energético de la biomasa entra en competencia con oros usos por parte del hombre u otros seres vivos. Fuentes de biomasa: Residuos orgánicos: agrícolas (paja, restos de podas, cáscaras, etc.), forestales (ramas, cortezas, serrín, virutas, hojas, raíces, etc.), industriales (conservas vegetales, aceites, vinos, frutos secos, etc.) y urbanos (R.S.U. y aguas residuales). Cultivos energéticos: cereales, caña de azúcar, sorgo, maíz azucarado, remolacha, mandioca, girasol, cardos, chumberas, helechos, algas uni y pluricelulares y plantas productoras de combustibles líquidos (palma africana, jojoba, membrillo negro, árbol del caucho), etc. Modos de utilización: Extracción directa de combustibles diversos. Producción directa de energía mediante combustión. Con esta finalidad se utiliza la leña, los pellets, o los excrementos secos de animales. Transformación en biocombustibles. Ello se lleva a cabo a partir de residuos orgánicos mediante la acción de bacterias y otros procesos químicos obteniéndose biofueles líquidos o gaseosos. - Biogás: Está constituido por un 60 % de metano y 40 % de dióxido de carbono) producido por la descomposición anaerobia de residuos, estos pueden ser residuos sólidos urbanos, aguas residuales, estiércol y purines de granjas o desperdicios de explotaciones agrícolas o madereras). Sometidos estos restos orgánicos a procesos de fermentación en digestores y la consiguiente obtención de gas, este puede ser utilizados como carburante acoplándolo a motores, pero también puede ser empleado para producir energía para el mantenimiento de la planta de R.S.U. o E.D.A.R.. - Biofueles. De composición diversa. Los más extendidos son la obtención de etanol y metanol por medio de la fermentación anaeróbica de azucares (caña de azúcar, maíz, etc.). El etanol puede ser empleado directamente en motores de explosión bien solo o mezclado con gasolina (gasohol).Con la misma finalidad es utilizado el metanol. Los aceites de colza, girasol, soja, etc.) pueden ser utilizados en motores diesel directamente o mezclados con gasoil. Entre los problemas que plantea el uso de los biofueles están las modificaciones que hay que realizar en los automóviles, lo altamente corrosivo de los alcoholes, las emisiones de NOx y formaldehído (potencialmente cancerígeno), y la dificultad para arrancar estos automóviles. 12. SUELO, AGRICULTURA Y ALIMENTACIÓN. 12.1. INTRODUCCIÓN. Los suelos fértiles son la base para obtener los principales recursos alimentarios: los productos agrícolas y ganaderos. Durante el siglo XX, los avances tecnológicos triplicaron la productividad de las tierras de cultivo. Por desgracia, este crecimiento no se ha traducido en un suministro suficiente de alimentos para todos los habitantes de la Tierra. Vivimos en un mundo nutricionalmente dividido: En los países pobres, 842 millones de personas sufren de hambre y desnutrición (datos de la FAO, 2008), mientras que en los países ricos, paradójicamente, existen muchas 39 personas con sobrepeso (unos 1000 millones según la OMS). El elevado consumo de carne y grasas animales es el causante. Recordemos además que, desde el punto de vista ecológico, los alimentos cárnicos son el segundo eslabón de las cadenas alimenticias (consumidores primarios) y, por tanto, precisan diez veces más superficie, agua... que una cantidad equivalente de alimento vegetal. Mientras un ciudadano estadounidense requiere 800 Kg. de cereales al año, la mayor parte de los cuales consume indirectamente en forma de carne, huevos, leche, yogur, etc., un ciudadano de la India se conforma con 200 Kg., la mayor parte de los cuales son consumidos directamente. 12.2. LA AGRICULTURA La Agricultura surge hace unos diez mil años (en las cuencas fluviales de Tigris/Éufrates, Nilo, Ganges/Brahmaputra y Yangtsé). Desde entonces se ha roturado aproximadamente un 11 % de las tierras emergidas (unos 1400 millones de Ha.) y quedan muy pocas tierras potencialmente utilizables para la agricultura. El resto de las tierras son demasiado secas o demasiado húmedas, demasiado pobres en nutrientes, demasiado frías o con demasiada pendiente. A partir de la segunda guerra mundial se produce la denominada Revolución Verde. Esta revolución consistió en un considerable aumento de la producción de alimentos debido a la introducción de variedades muy productivas (fundamentalmente de trigo y arroz), el uso de plaguicidas y fertilizantes, y un uso intensivo de maquinaria, energía y agua: surgió la agricultura industrial. Gracias a la Revolución Verde, la producción de alimentos se duplicó entre 1950 y 1980. Esto hizo pensar que se iban a solucionar los problemas de hambre en el tercer mundo, pero la realidad demostró lo contrario. La agricultura industrial requiere un gran coste económico (maquinaria, plaguicidas, fertilizantes, etc.) y sólo aquellos agricultores capaces de afrontar estos gastos se beneficiaron de la revolución verde. Los beneficios estuvieron desigualmente repartidos y el hambre no desapareció sino que sigue afectando a una parte importante de la población. Además, desde 1980, aunque la producción ha seguido aumentando, el aumento se hace a un ritmo cada vez más lento debido a los numerosos problemas que plantea la agricultura industrial: Pérdida de suelos por erosión. El problema más grave pues supone una merma de la superficie mundial potencialmente utilizable para la agricultura. Pérdida de diversidad genética. Las variedades autóctonas adaptadas a las condiciones de cada lugar son sustituidas por variedades comerciales más sensibles a las plagas. Se crean enormes extensiones ocupadas por plantas de una única variedad comercial (monocultivos) que, debido a su falta de diversidad genética, son muy sensibles a plagas y enfermedades. Por ello, hace falta un uso cada vez más intenso de plaguicidas. Un ejemplo: en 1.859 se conocían más de 1.300 variedades de trigo, en 1.995 sólo quedan Contaminación de las aguas. La constante pérdida de fertilidad de los suelos se compensa con cantidades masivas de fertilizantes que son responsables de la eutrofización de las aguas. Además, la agricultura intensiva utiliza grandes cantidades de plaguicidas que también contaminan el agua. Elevado consumo energético. En términos energéticos, la agricultura industrial no es rentable ya que se gastan más unidades de energía (uso de maquinaria, 40 producción de plaguicidas y fertilizantes, transportes...) que la que se obtiene en la cosecha. Grandes necesidades de agua (un recurso cada vez más escaso) Desvío del grano para la ganadería. Casi el 40 % del grano obtenido en la agricultura mundial, se utiliza en alimentar el ganado que será consumido en las dietas ricas en carne de los países ricos. Problemática social. La concentración de las tierras en manos de grandes monocultivos que sustituyen la agricultura de supervivencia por agricultura para la exportación. Esto incrementa los problemas de hambre en el Tercer Mundo. Por otro lado, el Cambio climático también está afectando y afectará con más intensidad a la producción agrícola ya que habrá más sequías, inundaciones y pluviosidad más variable y extrema. Como conclusión podemos decir que las posibilidades de ampliar la producción agrícola mundial cultivando más tierra han quedado muy reducidas. La degradación y la erosión de los suelos y la ocupación de tierras agrícolas para construir viviendas, carreteras, etc., son los principales causantes. La producción agrícola mundial sigue aumentando, aunque cada vez a menor velocidad y puede que toque techo en algunas décadas. Una modalidad de agricultura que está creciendo mucho en los últimos años es la Agricultura Ecológica, también conocida como agricultura biológica u orgánica, que es una agricultura que excluye el uso de productos químicos de síntesis como plaguicidas y fertilizantes químicos, con el objetivo de mantener la fertilidad del suelo y proporcionar alimentos de mayor calidad nutricional y libres de sustancias tóxicas. 12.3. LA GANADERÍA El número de especies de animales que hemos domesticado para su cría es muy reducido si lo comparamos con el de plantas. Tan sólo ocho tipos de animales representan prácticamente toda la producción y son los mismos que fueron domesticados hace miles de años. En orden de importancia mundial: avicultura. (Pollos, pavos, patos, ocas...), ganado vacuno, ganado ovino, ganado porcino y ganado caprino. Otras especies también tienen importancia en algunas zonas del planeta: búfalos, ganado equino, camellos e incluso conejos, renos o perros. Son muy pocas las especies que se han añadido a la lista en los últimos siglos. Una excepción es el caso de las granjas de avestruces. Quizá podrían utilizarse en cada zona las especies mejor adaptadas a las condiciones ambientales. Por ejemplo, las gacelas en el desierto del Sahara, los canguros en Australia, etc. Hay dos tipos de ganadería: ► La ganadería extensiva. En la que los animales obtienen su alimento principalmente de los pastos. Los principales problemas que plantea tienen que ver con el sobrepastoreo y la pérdida de cobertura vegetal. ► La ganadería intensiva, en la que los animales están estabulados y se alimentan a base de piensos. Los problemas que plantea son: la producción de vertidos de desecho (purines) que acaban contaminando las aguas continentales las emisiones de metano que contribuyen al efecto invernadero (según la FAO pueden llegar a generar más gases de efecto invernadero que el transporte) 41 su baja eficiencia energética (en el caso de animales alimentados con grano, una caloría de carne supone que se han gastado diez en su producción, y esto sin añadir el gasto energético de construcción de los establos, producción de los piensos, transporte, etc.) desvío del grano para fabricar piensos Recordemos que el 40% de la producción mundial de grano se utiliza para fabricar piensos. Esto no ocurre en la ganadería extensiva ya que utilizan pastos que no pueden ser utilizados directamente por el hombre. La producción ganadera ha crecido mucho durante el siglo XX. Sólo entre 1950 y 1.990, la producción ganadera se triplicó. Sin embargo este crecimiento no es sostenible y la ganadería intensiva deberá cambiar para disminuir sus impactos ambientales. 12.4. LA PESCA Aunque no depende del suelo, la pesca es también otro recurso alimentario de gran importancia para la humanidad. El 20 % de la proteína animal que consumimos procede del pescado, pero sólo se pescan mayoritariamente unas cuarenta especies. La producción primaria de los océanos no es uniforme en toda su extensión. Hay zonas altamente productivas como las zonas de afloramiento, donde las corrientes ascendentes proporcionan nutrientes al fitoplancton (las sales minerales se suelen depositar en los fondos, si hay corrientes marinas ascendentes se produce el llamado afloramiento con lo que las sales minerales ascienden y están disponibles para los organismos fotosintéticos, siendo zonas productivas para la pesca, si no hay afloramiento hay pocos productores y por tanto, no hay alimento para el resto de los niveles tróficos y son zonas poco productivas muy malas para la pesca). También son muy ricos en pesca las zonas de plataforma continental, los deltas y los estuarios o los arrecifes coralinos. En todas estas zonas se localizan los caladeros. El resto del océano, si bien también es habitado por numerosas especies, no permite el aprovechamiento comercial debido a su baja densidad. Desde la segunda guerra mundial hasta finales de los 80, las capturas mundiales se quintuplicaron, pero desde entonces se ha agravado el problema de la sobrepesca. La sobrepesca ocurre cuando las capturas se efectúan a un ritmo superior a la tasa de renovación. Esto es debido a un aumento del esfuerzo pesquero: incremento del tamaño y número de los barcos de pesca, sustitución de los sistemas tradicionales de pesca por palangres de más de 100 Km. de longitud y miles de anzuelos, redes de deriva de hasta 65 Km. de longitud, redes de arrastre en forma de saco, uso de radar, sonar, helicópteros e incluso satélites para detectar los bancos de pesca, etc. Estos nuevos métodos de pesca no son nada selectivos y han incrementado considerablemente los descartes pesqueros (las especies que caen en las artes de pesca pero que no tienen gran interés comercial: 3,7 millones de Tn al año). Así, más de un tercio de las capturas mundiales acaba convertido en aceites, harinas o piensos para alimentar el ganado. Hacen falta más de 100 Kg. de pescado (transformado en pienso) para obtener un kilo de cerdo. Además, no sólo los peces quedan atrapados en las nuevas artes de pesca también aves marinas, tortugas, delfines e incluso ballenas. Hoy día la sobreexplotación no es la excepción sino la norma. 13 de los 17 principales caladeros mundiales están ya agotados. De los 280 que controla la FAO sólo 25 se consideran moderadamente explotados. Esta organización, la FAO, recomienda reducir el 42 tamaño de las flotas pesqueras, eliminar las subvenciones, utilizar artes de pesca más selectivas y dar un mayor impulso a la acuicultura. Pero la sobrepesca no es el único problema al que tienen que enfrentarse los bancos de pesca. Otras graves amenazas son: la contaminación de las aguas la destrucción de zonas costeras (manglares, deltas, estuarios...) alteración de cauces fluviales mediante embalses (retienen sedimentos y nutrientes que, en condiciones normales, llegarían al mar) introducción de especies alóctonas el cambio climático. 13. LA BIOSFERA COMO PATRIMONIO Y COMO RECURSO FRAGIL Y LIMITADO La biosfera, además de su gran diversidad, nos ofrece recursos como alimentos, madera y leña. El suelo es la base de ellos, ya que todos, salvo la pesca, dependen de él. Por este motivo es de suma importancia preservar la biosfera y el suelo del que tanto depende. 13.1 La biosfera como patrimonio La biodiversidad como recurso tiene tres grandes usos: Como fuente de beneficios por su consumo directo Como fuente de placer estético que se satisface con la observación de la flora, la fauna y los paisajes. Como valor ecológico de la biodiversidad (o valor intrínseco o valor de la existencia) que se refiere al papel funcional de la biosfera, tanto en la evolución de las especies como en la dinámica de los ecosistemas, es decir, a las acciones que aseguran el mantenimiento del entorno físico, tales como su actuación en la estabilidad climática, en la formación del suelo, en la circulación de los elementos, en el reciclaje de los residuos (residuos biodegradables) e, incluso su intervención en la composición de la atmósfera. El valor ecológico de la biodiversidad determina la salud del planeta y, por tanto, incide en la supervivencia de todas las especies, de la propia diversidad biológica, incluida la nuestra. Vista la importancia de la biosfera como recurso no es de extrañar que se considere patrimonio de la humanidad y que deba conservarse para que las generaciones futuras también puedan disponer de estos recursos. 13.2 La biosfera como recurso frágil y limitado El aumento cada vez mayor de la población humana está provocando una sobreexplotación de los recursos que pone en peligro su disponibilidad actual y para las generaciones venideras. Por ejemplo recursos de la biosfera cada vez mas disminuidos son la pesca y los bosques. Además, la degradación del suelo por las actividades humanas hace que los suelos cada vez menos productivos no puedan darnos suficientes recursos, ya que el suelo es la base de los recursos obtenidos de la biosfera (excepto la pesca) porque el suelo posibilita la vida, y por tanto, la existencia de la biosfera en ecosistemas terrestres. Todo esto pone de manifiesto que la biosfera es un recurso 43 limitado y que se deben tomar medidas para evitar que sigan disminuyendo estos recursos. La multitud de interacciones existentes entre los elementos de la biosfera hacen de ella un recurso frágil, ya que cualquier alteración en uno de sus elementos puede afectar a otros elementos e, incluso a la autorregulación de la biosfera. Esto es debido al papel funcional de la biosfera (valor ecológico de la biodiversidad) ya que cada uno de sus elementos (seres vivos) cumple una función como servir de alimento a otro, fabricar materia orgánica, disminuir el CO2, aportar materia inorgánica a los productores (descomponedores), reducir el número de herbívoros evitando la excesiva desaparición de la cobertura vegetal, proteger el suelo de la erosión, polinizar, regulación del clima, formación de suelos al meteorizar la roca y aportarle materia orgánica al suelo, intervenir en procesos de autodepuración de aguas contaminadas (como las bacterias degradadoras de petróleo)… 12. ENERGÍA SOLAR El Sol es la principal fuente de energía de nuestro planeta. La cantidad de energía que nos llega a la Tierra a diario del Sol es unas 10000 veces superior al consumo actual. A pesar de pasar desapercibida ya la utilizamos en forma de alimentos, leña o energía hidroeléctrica, incluso los combustibles fósiles, no son otra cosa que energía solar almacenada a lo largo de millones de años. Ventajas: Energía autóctona inagotable y limpia. Elevada calidad energética. Independencia del abastecimiento de terceros países. Bajo impacto ecológico. Inconvenientes: La gran dificultad de la energía solar es el ser una forma de energía muy difusa, lo cual hace difícil su aprovechamiento en una sociedad donde el consumo se concentra en unos pocos polos industriales y en las grandes metrópolis. De otro lado su uso implicaría trasformar toda la infraestructura industrial, de transporte y doméstica creada durante los últimos 150 años en torno a los combustibles fósiles y crear un nuevo orden económico a partir de la energía solar. Las centrales de torre suelen usar como acumuladores y transmisores del calor sustancias potencialmente contaminantes. Se requieren amplios espacios de territorio para las plantas solares. Aprovechamientos de la energía solar: La energía solar se puede aprovechar de dos maneras: a) energía solar térmica (aprovechando el calor generado por los rayos solares) b) energía solar fotovoltaica (aprovechando el efecto fotoeléctrico y la energía contenida en los fotones). A. Energía solar térmica pasiva. Es la llamada arquitectura bioclimática. Consiste en adaptar los edificios al clima local con el propósito de reducir los gastos de calefacción y refrigeración, con ello es posible 44 crear edificios confortables con oscilaciones de temperatura pequeñas a lo largo del año. El principio fundamental es adaptar las construcciones a la climatología de la región en que se hayan. En nuestra región es el modo en que tradicionalmente se construían todos los cortijos del campo y la montaña: Orientación de la fachada principal hacia el sur. Grandes ventanales hacia el sur, y pequeños hacia el norte. Muros gruesos en la fachada norte. Utilización de tejados en vez de terrazas. Utilización de materiales aislantes que eviten las perdidas de calor. Establecimiento de corrientes naturales de aire que permitan la evacuación de calor en verano. Acristalamiento doble Creación de cámaras de aire aislantes de suelo y cerramientos. En general son inversiones no muy costosas que no superan el 10 % del coste de la edificación y que pueden suponer un ahorro del 80 % del consumo energético. El único inconveniente es que sería necesario abandonar el modo de un único tipo de construcción para cualquier latitud terrestre. B. Energía solar térmica activa. Consiste en aprovechar la energía del Sol para calentar fluidos, generalmente agua que luego es empleada para otros usos. Una instalación típica consta de un sistema de captación (colector), un sistema de acumulación (deposito de agua caliente) y un sistema energético de apoyo. El sistema colector puede ser: a) Colector plano. Placa solar típica. Es la aplicación más común para calentar agua hasta temperaturas de hasta 80 ºC (agua caliente y de calefacción). Consiste en una placa absorbente pintada de color negro constituida por una tubería plegada a modo de serpentín por la cual se hace pasar el agua. La placa suele constar además de un cristal protector y de un depósito de agua caliente. Cada metro cuadrado aporta al año energía equivalente a 100 kg. de petróleo. El uso de estas placas solares está muy extendido desde principios de siglo en países como Israel, Grecia. Turquía y Japón. Hasta ahora en España no se ha extendido su uso ya que producir agua caliente de este modo seguía siendo más caro que con derivados del petróleo. La nueva norma civil de edificación obliga a que los nuevos edificios cuenten con colectores planos para el agua sanitaria. b) Colectores de concentración. Mucho más caros pero capaces de alcanzar temperaturas de varios cientos de grados. Consisten en diversos sistemas para concentrar la luz solar; bien por medio de un disco parabólico que concentra la luz en Diversos tipos de colectores de concentración. 45 un punto, bien un conducto parabólico que enfoque la luz en una línea o bien un conjunto de espejos planos (helióstatos) distribuidos en una gran superficie que concentre la luz en un único punto de una torre central. El calor concentrado de esta manera sirve para calentar un fluido que puede ser aprovechado bien para procesos industriales o bien generando vapor para producir electricidad. El problema actual de este tipo de central es su duración y fiabilidad debido a las altas temperaturas a las que se ven expuestas los materiales, asimismo producen un fuere impacto visual. Su futuro pasa por el desarrollo de nuevos materiales y el abaratamiento del costo de los helióstatos. El único caso de explotación es la central experimental de Tabernas, Almería. C. Energía solar fotovoltaica. Basada en el efecto fotoeléctrico, consiste en la transformación directa de la luz en electricidad. Para ello se utiliza un material semiconductor como es el silicio que al absorber fotones proporciona una corriente de electrones. Los paneles fotovoltaicos de silicio (los más utilizados), tienen un rendimiento medio del 10%. Esto quiere decir que convierten en electricidad el 10% de energía que reciben del Sol (con este rendimiento las placas solares colocadas en el tejado de una casa podrían abastecerla energéticamente de forma suficiente). Un panel solar de un metro cuadrado genera 100watios de potencia eléctrica a la hora. La energía fotovoltaica genera electricidad sin contaminación, sin ruido y sin partes móviles. Sus instalaciones requieren un mantenimiento mínimo y no precisan de agua. En muchos casos a pesar de su costo son rentables al poderse instalar en lugares generalmente áreas rurales donde la conexión a la red eléctrica sería mucho más costosa. Como inconveniente se encuentra el espacio necesario para su instalación, su impacto visual, la variabilidad de su producción, y el elevado costo de las placas solares, inconveniente este último en el que se está avanzando a grandes pasos. En menos de una década si se investigara seriamente, la producción rentable de energía solar acabaría desplazando de una gran parte de sus usos a los combustibles fósiles con toda su carga de contaminación, alteración de la capa de ozono, aumento del efecto invernadero, lluvia ácida, etc. En los últimos años España se ha llenado de instalaciones solares fotovoltaicas, en especial en el levante español. Estas son tanto instalaciones industriales para generar energía que es suministrada a la red general como instalaciones particulares en pequeñas industrias, almacenes, chalets y viviendas para su autoconsumo y pequeño mercado. 46 1. Concepto de impacto ambiental 2. Consecuencias de las acciones humanas sobre el medio ambiente 2.1. El aumento de la población y la necesidad de alimento 2.1.1. Crecimiento demográfico exponencial de la población humana 2.1.2. Capacidad de carga de la Tierra para producir alimento para toda la población humana 2.1.3. El problema del hambre en el mundo. Relaciones N-S 2.1.4. Necesidades alimenticias. Dieta sana y malnutrición 2.2. Características del crecimiento de la población humana. 2.2.1. Historia demográfica de la humanidad. 2.2.2. Situación demográfica actual. Contribución del primer y tercer mundo. Perspectivas de futuro 2.2.3. Distribución por clases de edad de las poblaciones humanas (pirámides de edad). 2.2.4. La transición demográfica. 2.2.5. Consecuencias ambientales del crecimiento exponencial de la población humana. 3. Los residuos: origen, tipos y su problemática. 3.1. Concepto de residuo 3.2. Tipos de residuos según su procedencia 3.2.1. residuos domésticos 3.2.1.1. residuos sólidos (basuras) RSU 3.2.1.2. residuos líquidos: vertidos a la red sanitaria. 3.2.1.3. residuos gaseosos: procedentes de calefacciones y aerosoles y vertidos a la atmósfera. 3.2.2. residuos agrícolas y ganaderos 3.2.2.1. Estiércol 3.2.2.2. Purines 3.2.3. residuos sanitarios 3.2.3.1. Residuos asimilables a urbanos 3.2.3.2. Residuos sanitarios sin peligrosidad 3.2.3.3. Residuos infecciosos y peligrosos 3.2.4. residuos industriales (química, papelera, siderurgia, textil...) 3.2.4.1. Inertes (chatarra, vidrios, escorias, etc.) 3.2.4.2. Residuos tóxicos y peligrosos 3.2.5. Residuos radiactivos (RR), generados en centrales nucleares y hospitales, etc. 3.3. Problemas que generan los residuos 3.3.1. Presencia de residuos en bosques, parques...: deterioran el medio ambiente. 3.3.2. Residuos con materia orgánica: aumentan el riesgo de plagas. 3.3.3. Los residuos fermentables (fácilmente autoinflamables): provocan incendios y contaminación atmosférica… 3.3.4. Vertidos incontrolados pueden ocasionar contaminación de las aguas tanto superficiales como subterráneas. 3.4. Gestión de los residuos sólidos urbanos (RSU) 3.4.1. Recogida 3.4.2. Transporte 3.4.3. Tratamiento 3.4.3.1. Eliminación de residuos: a) vertederos controlados, b) vertidos al mar (controlados), c) incineración (pirólisis, pirofusión, incineración tradicional) 3.4.3.2. Recuperación de productos aprovechables: a) reciclado, b) fabricación de compost 3.5. Gestión de los residuos tóxicos y peligrosos (RTP) 3.5.1. Tratamiento 3.5.1.1. Tratamiento físico 3.5.1.2. Tratamiento químico 3.5.1.3. Tratamiento biológico 3.5.1.4. Incineración 1 3.5.2. Eliminación 3.5.2.1. Depósito de seguridad 3.5.2.2. Almacenamiento subterráneo 3.5.2.3. Soluciones tecnológicas (utilización de microondas, etc.) 3.6. Residuos radiactivos (RR) 3.6.1. Tratamiento 3.6.1.1. Almacenamiento temporal 3.6.1.2. Almacenamiento definitivo 3.6.1.3. Dispersión, cuando las cantidades son pequeñas y teniendo presente las normas internacionales 4. El modelo de desarrollo sostenible 4.1. Concepto y características del desarrollo sostenible 4.2. Principios básicos del desarrollo sostenible 4.2.1. Principio de recolección sostenible 4.2.2. Principio de vaciado sostenible 4.2.3. Principio de la emisión sostenible 4.2.4. Principio de selección sostenible de tecnologías 4.2.5. Principio de irreversibilidad cero 4.2.6. Principio de desarrollo equitativo 5. Indicadores de valoración del estado del planeta 5.1. Huella Ecológica 5.1.1. ¿Qué es la huella ecológica? 5.1.2. Cálculo de la huella ecológica 5.1.3. Déficit ecológico 5.1.4. ¿Qué puede aportar la huella ecológica a la sostenibilidad? 5.1.5. Valor y tendencias actuales de la huella ecológica española 5.1.6. Evolución histórica de la huella ecológica española 5.1.7. Déficit ecológico español 5.1.8. Déficit ecológico por comunidades autónomas 5.2. Índice Del Planeta Vivo (IPV) 6. La gestión ambiental 6.1. Mecanismos preventivos y correctivos (sólo comentar) 7. Legislación medioambiental 7.1. Introducción 7.2. Ventajas e inconvenientes 7.3. Mecanismos correctivos de gestión ambiental 7.3.1. Auditoría ambiental 7.3.2. Ecoetiquetado 8. Ordenación del territorio 9. La protección de espacios naturales 9.1. Espacios protegidos en España 9.2. Espacios protegidos en Murcia 10. Evaluación de impacto ambiental 11. Manejo de matrices sencillas 12. Educación ambiental EXAMENES NUEVA COORDINADORA 2 Defina el concepto de residuo (0.3 puntos). Explique qué son los RSU (0.2 puntos). Explique las siguientes técnicas de gestión de residuos: vertederos controlados, incineración y compostaje (Cada técnica, 1.5 puntos). Defina los conceptos de residuo y de impacto ambiental (0.6 puntos). Explique en qué consiste el reciclaje y ponga dos ejemplos (0.7 puntos). Explique en qué consiste la incineración como proceso de eliminación de residuos y diga una ventaja y un inconveniente (0.7 puntos). Conceptos de impacto ambiental y de residuo (1 punto). Haga un esquema de los residuos clasificándolos según su procedencia (0.5 puntos). En la gestión de residuos se debe tener en cuenta la “regla de las tres erres”. Explique brevemente en qué consiste (0.5 puntos). Conceptos de impacto ambiental (0.5 puntos) y de residuo (0.5 puntos). Explique el modelo de desarrollo sostenible (0.4 puntos) y los principios básicos para alcanzarlo (0.6 puntos). Defina los conceptos de desarrollo sostenible, huella ecológica y evaluación de impacto ambiental (1.2 puntos). Cite y explique cuatro de los principios del desarrollo sostenible (0.8 puntos). Explique brevemente la historia demográfica de la humanidad (0.7 puntos). Cite dos consecuencias ambientales del crecimiento exponencial actual de la población humana (0.4 puntos). Las siguientes pirámides de edades representan poblaciones con diferente crecimiento demográfico. Interprete cada una de ellas (0.9 puntos). Defina de forma breve y concisa los siguientes términos: medio ambiente, teledetección, yacimiento mineral, huella ecológica. (Cada definición, 0.5 puntos). 3 3 PUNTOS Definición, tipos y gestión de los residuos sólidos. (Murcia, Junio de 2004) Residuos: definición y tipos. Composición, características y problemática de los residuos sólidos urbanos. (Murcia, Septiembre de 2003). Los residuos: origen, tipos y su problemática. (Murcia, Septiembre de 2001) Clasificación de los residuos sólidos según su procedencia. (Murcia, Junio de 1997). Describa el incremento de la población mundial a lo largo de la historia, relacionándola con las causas que han conducido a dicho aumento. Características del desarrollo sostenible. (Murcia, Septiembre de 2001) Impactos de la agricultura sobre el medio ambiente. (Murcia, Junio de 2002). Para abastecer a la cada vez más creciente población humana mundial se han ido tomando una serie de medidas conducentes a aumentar la producción de alimento agrícola. Esto a su vez esta generando una serie de problemas en la propia agricultura que, en opinión de los expertos, si no se afrontan es dudoso que las futuras demandas de alimento puedan ser atendidas. Describa al menos, tres de estos problemas o repercusiones ambientales con los que actualmente se enfrenta la agricultura a nivel mundial. (Murcia, Junio de 1998). “La población humana mundial no puede mantener indefinidamente un crecimiento exponencial”. Explique las razones en que se basa esta regla definiendo el concepto de capacidad de carga y resistencia ambiental y explicando por que el crecimiento de las poblaciones es de tipo logístico (curva en forma de S). (Murcia, Junio de 2003). 1 PUNTO Definición de impacto ambiental, acuífero y efecto invernadero. (Murcia, Septiembre de 2000). Dentro del tratamiento bioquímico para transformar residuos, defina: 1) compost, 2) digestión anaerobia, 3) hidrogenación. (Murcia, Septiembre de 2005) Describa los posibles impactos que puede originar un vertedero incontrolado de residuos sólidos urbanos sobre el suelo, la atmósfera y las aguas superficiales y subterráneas. (Murcia, Junio de 2002). Cite dos actividades que produzcan residuos sólidos urbanos. ¿Qué otros tipos de residuos conoce?. Ponga, al menos, dos ejemplos. Enuncie medidas generales para reducir la formación y acumulación de residuos. (Murcia, Junio de 2001). Reciclado, recursos renovables y control del tamaño de las poblaciones son tres de los principios biológicos sobre los que se basa la naturaleza para mantener la Tierra como un ecosistema global sostenible. Explique brevemente el significado de cada uno de ellos. (Murcia, Junio de 2002). Explique las ventajas y los inconvenientes de la incineración de residuos sólidos urbanos. (Murcia, Junio de 2003). En la gestión de los residuos se deben tener en cuenta la denominada “regla de las tres erres”. Explique brevemente en que consiste. (Murcia, Septiembre de 1997). Las dos figuras muestran un vertedero de residuos sólidos urbanos situado en la superficie del terreno., Indique que posibles impactos ambientales se han 4 podido producir en cada caso y diga que medidas considera necesario adoptar para eliminar o reducir la posibilidad de contaminación del medio físico. (Murcia, Septiembre de 1996). Describa la evolución de las relaciones entre la humanidad y la naturaleza. (Murcia, Septiembre de 1996). Dibuje el tipo de gráfico que resulta al representar la estructura por edades de una población humana:1) En crecimiento 2) Estable. Indique los parámetros utilizados en cada uno de los ejes de coordenadas. (Murcia, Junio de 2004). Explica como el diagrama de estructura de edades (pirámides de edad) de un país puede usarse para predecir su crecimiento poblacional. (Murcia, Junio de 2000). Explique en las poblaciones humanas, la relación entre los tipos de sociedad y la forma de las pirámides obtenidas al distribuir el número de individuos edades. (Murcia, Junio de 1997) Concepto de desarrollo sostenible. Diga los principios para alcanzar el desarrollo sostenible. (Murcia, Junio de 2005) Describa el sistema económico conocido como “Desarrollo sostenible”. Comente, entre otros aspectos, cual es su objetivo, los principios biológicos en los que se basa, así como parámetros usados en la valoración de los costes de un producto. (Murcia, Septiembre de 2000). El sistema económico tradicional (desarrollo económico incontrolado) se basa en conseguir el máximo beneficio de la producción, distribución y consumo de bienes económicos, sin tener en cuenta los problemas derivados del agotamiento de los recursos, por suponerlos infinitos, ni los daños originados en le entorno, por no considerarlos relevantes. Explica de qué manera, el uso que ha hecho el hombre hasta ahora del petróleo, ilustra este modo de desarrollo económico. (Murcia, Junio de 2000). Describa brevemente los siguientes términos: residuos y sistema abierto. Indique brevemente la diferencia entre desarrollo sostenible y desarrollo económico incontrolado. (Murcia, Septiembre de 1999). Reciclado, recursos renovables y control del tamaño de las poblaciones son tres de los principios biológicos sobre los que se basa la naturaleza para mantener la Tierra como un ecosistema global sostenible. Explique brevemente el significado de cada uno de ellos. (Murcia, Junio de 2002). Explique el principio biológico que subyace en el uso de los depredadores de los insectos para la eliminación de las plagas de los mismos en los cultivos vegetales. (Murcia, Junio de 2001) Discuta las ventajas y desventajas del uso de los pesticidas, indicando cómo podrían solucionarse las desventajas. (Murcia, Junio de 1999). El aumento de la (PPN) de las cosechas de trigo se podría mejorar: 1) Seleccionando variedades de maduración temprana ò 2) Fumigando a las plantas con un producto químico que bloquee la fotorespiración (uno de los procesos celulares responsables de la menor PPN del trigo). Desde un punto de vista del desarrollo sostenible ¿Cuál de las dos propuestas utilizaría?. Razone su respuesta. (Murcia, Junio de 1999). El modelo llamado de economía ecológica (el desarrollo sostenible trata de unificar el sistema económico y el ecológico). Comente brevemente en que consiste. (Murcia, Junio de 1997). 5 Imagine la siguiente situación: los habitantes de un pueblo A se alimentan exclusivamente del cultivo de arroz, mientras que los de otro pueblo B, se nutren exclusivamente del ganado bovino, el que a su vez es mantenido por los pastizales del lugar. El rendimiento energético promedio tanto de los arrozales como de los pastos es de 1.000.000 de Kcal./día. Calcule cuantas personas podrían mantener cada uno de los pueblos considerando la dieta calórica humana de 2.500 Kcal./día/persona. De la observación de los datos obtenidos en la pregunta anterior un alumno de CTMA, al tratar en clase el problema de alimentar a la cada vez más creciente población humana mundial, sugiere que la desnutrición de la población hambrienta del mundo se resolvería si toda la humanidad fuera exclusivamente vegetariana. Teniendo en cuenta las necesidades dietéticas del hombre ¿Qué le respondería a su compañero?. (Murcia, Junio de 1996 6 1. CONCEPTO DE IMPACTO AMBIENTAL. Entendemos como impacto: cualquier alteración que la ejecución de un proyecto introduce en el medio. Todas las actuaciones humanas van a interferir con los equilibrios naturales, pero la magnitud y la importancia de esas intromisiónes pueden ser radicalmente diferentes. 2. CONSECUENCIAS DE LAS ACCIONES HUMANAS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE. 2.1. EL AUMENTO DE LA POBLACIÓN Y LA NECESIDAD DE ALIMENTO 2.2.1. HISTORIA DEMOGRÁFICA DE LA HUMANIDAD. La especie humana durante la mayor parte de su existencia ha sido una especie más de entre las presentes sobre la faz de la Tierra, en equilibrio o cercana a este con el medio que le rodeaba. Sin embargo de forma progresiva la actuación del hombre ha eliminado o reducido la eficacia de sus propios controles biológicos de la población, ello ha sido posible gracias a los progresos de la higiene y la medicina y a la casi aniquilación de los depredadores, a causa de ello la tasa de mortalidad de nuestra especie ha disminuido de forma espectacular y constituye la base de la llamada explosión demográfica. Así en la actualidad la población humana sigue el patrón de crecimiento de todas las plagas, es decir una curva de tipo exponencial (que al igual que para el resto de las especies solo alcanzará limite cuando una limitación del alimento o la entrada en acción de controles como depredadores o enfermedades produzcan una estabilización o incluso una brusca disminución de los efectivos). En las poblaciones que siguen este tipo de pautas de crecimiento, este depende únicamente de su potencial biótico “r” (recordad que r = p- m ). 1.1.1.- Historia demográfica de la humanidad. Los tres periodos de crecimiento rápido de la población. 1) El hombre recolector-cazador. Hasta hace unos 10000 años, antes de la aparición de la agricultura la población mundial era de 4 millones de personas, aumentando muy lentamente hasta los 5 millones en el 5000 a.C.. Durante 2 millones de años de humanidad la especie humana había vivido de la recolección, la conducción de manadas y la caza (es el tiempo del hombre recolector-cazador). Su capacidad de sobrevivir incluso en climas extremos estuvo basada en su ingenio que le permitió dominar el fuego, las armas o los vestidos. Como su únicas fuentes de alimentación eran la caza y la recolección y estas estaban limitadas por sus existencias, la disminución de la comida disponible implicada un incremento de los fallecimientos por desnutrición quedando de este modo equilibrada la población. La única fuente de energía utilizada era la solar en forma de alimentos y la del fuego (que le ayudada a calentarse, a cocinar y 7 mantener alejados a los animales). De este modo el impacto generado sobre el medio ambiente era muy bajo, comportándose el hombre como un depredador más sobre el que actuaban los mecanismos normales de regulación de las poblaciones, el clima, con la alternancia de periodos fríos y otros más cálidos y su influencia sobre la cantidad de alimentos disponibles, también las luchas entre tribus nómadas (competencia intraespecífica) por el alimento pudieron actuar como factor de resistencia ambiental, así como la presión de depredadores, etc. En definitiva se puede decir que durante este periodo actuaron sobre el hombre casi todos los mecanismos normales de regulación de las poblaciones. Es posible que el hombre contribuyera a la desaparición de algunas especies animales (bisontes, búfalos, mamuts), o que más bién acelerara el proceso natural de desaparición de estos tras las glaciaciones. 2) El hombre agricultor y ganadero. El desarrollo de la agricultura (tuvo lugar por separado en el Suroeste de Asia, China y Centroamérica) marca el cambio tecnológico de mayor impacto de toda la humanidad. La mayor eficacia en la producción de alimentos permite la producción de excedentes, lo cual permite una jerarquización social y el que las personas dediquen su tiempo a cosas distintas de obtener alimentos (fundición y uso de metales , atalaje de animales, descubrimiento y uso del arado, el carro de ruedas, el barco de vela, etc.). En definitiva todo ello posibilito un aumento mucho más rápido de la población humana, que empezó a duplicarse cada milenio para alcanzar los 50 millones en el 1000 a.C., los 100 millones en el 500 a.C. y los 200 millones en el 200 después de Cristo. A pesar de todo la agricultura no solucionó el problema de producir alimentos suficientes para abastecer alimentos para las necesidades de la población mundial y esta vivía al borde de la inanición. Si bién el crecimiento de la población se mantuvo en torno a un 0,1 % anual (veinte veces menor que el actual) este crecimiento no fue constante, ni tampoco el de los alimentos que habían de sustentarla, de forma que las poblaciones quedaban controladas por las guerras que se establecían por el control de las materias primas y la trasmisión de enfermedades dentro de unas poblaciones en la frontera del hambre absoluta. Así en el año 1300 se alcanzó la cifra de 400 millones, cifra que estaba en el límite en los recursos alimenticios; el hambre y las plagas se cebaron en una población muy debilitada e incluso la población disminuyo a 350 millones en 1400. En los dos siguientes la población aumentó hasta los 550 millones, en el siglo siguiente el deterioro del clima (Pequeña edad del hielo) afectó a la producción de alimentos y restringió el crecimiento. Tras ese periodo continuó la tendencia al aumento alcanzando la cifra de 1000 millones en 1825. Durante todo este periodo se puede decir por tanto que la competencia por los alimentos, así como las trasmisión de enfermedades y las guerras actuaron como mecanismos de regulación de la población humana. Pese a todo ello, el mundo era un lugar virtualmente virgen, con solo algunos enclaves humanizados. Se produjeron cambios locales y los ecosistemas no eran los mismos, pero la Tierra, en general no había cambiado mucho. Eso sí se asistía a 8 un paisaje cada vez más trasformado por el hombre, colonizándose nuevas tierras, talando bosques en regiones que habían permanecido apartadas del hombre. 3) La revolución industrial. La explotación de las reservas de combustibles fósiles y la Revolución Industrial ligada a ellas supusieron el inicio de una era de abundancia para la población. En 1825 se habían alcanzado los 1000 millones, después de dos millones de años de humanidad, para alcanzar los 2000 millones sólo se necesitaron 100 años, los siguientes 1000 millones sólo 35; de este modo en 1960 ya había 3000 millones de personas; sólo 15 años después (1975) se alcanzaron los 4000 millones, en sólo 12 años se completo el siguiente millón. Las predicciones futuras abren un preocupante panorama en torno a los 10000 millones de personas en el año 2050. Las razones de esta falta de control (rebasamiento de la capacidad de carga) hay que encontrarlas en la mejora de los sistemas sanitarios y de calidad de vida, que dan lugar a unas tasas de mortalidad cada vez más bajas, junto con unas tasas de natalidad muy elevadas, sobre todo en algunas partes del globo. Asimismo se ha llevado a cabo la práctica aniquilación de los depredadores naturales y se han desarrollado métodos de producción de alimentos que han permitido una mejor alimentación del conjunto de la población que en ninguna otra época. De otro lado este aumento poblacional a impulsado una ocupación de prácticamente todo el planeta, dando como resultado una sobrexplotación de sus recursos, con una profunda alteración de todos los ecosistemas y de los mecanismos naturales que los regulan. 2.2.2. SITUACIÓN DEMOGRÁFICA ACTUAL. CONTRIBUCIÓN DEL PRIMER Y TERCER MUNDO. PERSPECTIVAS DE FUTURO Para entender la situación demográfica actual se ha de responder a los siguientes parámetros: La distribución geográfica de la población. Las tasas de natalidad y mortalidad en función de dicha distribución. 9 La tasa de crecimiento según las distintas áreas geográficas. El problema social implicado. a) Distribución geográfica de la población. Una aparente paradoja se da en la Tierra. En el Norte-rico vivimos 1300 millones de personas ( el 24,5 % del total) y en el Sur-pobre, 4000 millones (el 75,5 %). En contraposición a la distribución de la población el 80 % de los recursos son consumidos en el Norte rico, asimismo es donde se generan la mayor parte de los contaminantes. b) Las tasas de natalidad y mortalidad según la distribución geográfica. Los países pobres además de estar más poblados tienen tasas de natalidad mucho más altas. También es cierto que tienen tasas de mortalidad (sobre todo infantil) más altas. Sin embargo desde hace unas dos décadas la introducción de campañas de vacunación y otras medidas higiénicas y sanitarias ha reducido considerablemente la mortalidad. De este modo el crecimiento demográfico del tercer mundo no se debe tanto a un crecimiento de la tasa de natalidad (que se mantiene estable) sino a una disminución de la mortalidad (“no es que de repente la gente empiece a multiplicarse como conejos, sino que ha dejado de morir como moscas”). c) La tasa de crecimiento según las distintas áreas geográficas. La tasa de crecimiento es positiva en todas las áreas de la Tierra, por tanto somos una especie en expansión, sin embargo existen grandes diferencias entre unas áreas y otras, el menor crecimiento se observa en Europa (donde existe una baja natalidad, pero una aun más baja mortalidad), el mayor crecimiento se observa en Africa (con una elevada mortalidad, y una elevadísima natalidad). Los valores de “n” van desde 1,54 en Suecia a los 5,6 de Costa de Marfil, los de “m” van desde 0,5 en diversos lugares a los 3,5 en Alto Volta. Los valores de “r” van desde 0,1 en Bélgica, hasta los 3,8 de Costa Rica. América del Sur Africa Asia Oceanía América del Norte U.R.S.S. Europa Promedios mundiales r% 2,9 2,4 2 1,3 1,1 1 0,8 1,9 n% 3,9 4,6 3,8 2,4 1,8 1,8 1,8 3,4 m% 1 2,2 1,8 1,1 0,9 0,8 1 1,5 Los datos actuales sugieren que la mortalidad seguirá disminuyendo en todo el mundo y en especial en Africa y en Asia debido a la mejora de las condiciones sanitarias. 10 Asimismo en la mayoría de los países en vías de desarrollo se observa una considerable disminución de la tasa de crecimiento debido a una disminución de la tasa de natalidad de forma que compensa la baja tasa de mortalidad. En el otro extremo, en los países desarrollados se observa una disminución de la natalidad, que parece obedecer a motivos muy complejos, que también ocurren en otras especies en las que una mayor grado de organización está ligado a una menor tasa de renovación de sus elementos. Por tanto y como conclusión parece claro que la tasa de mortalidad disminuirá en todo el mundo, mientras que la tasa de natalidad sólo disminuye de momento en los países desarrollados. d) El problema social implicado. Para evitar la explosión demográfica, habrá que: O bién esperar a que los países subdesarrollados se desarrollen O habrá que recurrir a la planificación familiar a gran escala. Comoquiera que la primera por razones sociopolíticas y de propia dinámica de poblaciones parece imposible, habrá que impulsar la segunda. 2.2.3. DISTRIBUCIÓN POR CLASES DE EDAD DE LAS POBLACIONES HUMANAS (PIRÁMIDES DE EDAD). 2.2.4. La transición demográfica. 2.2.5. Consecuencias ambientales del crecimiento exponencial de la población humana. 11 3. RESIDUOS. 3.1. CONCEPTO DE RESIDUO. Podemos definir un residuo como todo producto de desecho sólido, líquido o gaseoso, generado en actividades de producción y consumo, que ya no posee valor económico por la falta de tecnología adecuada que permita su aprovechamiento o por la inexistencia de un mercado para los posibles productos a recuperar. Las razones por las que los residuos se han convertido en un problema son las siguientes: El aumento de la demografía humana. El crecimiento de la producción industrial. La instalación de un modelo consumista en las sociedades desarrolladas. Un modelo de gestión unidireccional, en el que prima la extracción, fabricación y consumo, frente a la reutilización y reciclado de materiales (sistema cíclico). 3.2.- TIPOS DE RESIDUOS. ORIG EN. PRIM ARIO TIPO DE RESIDUO Biomasa Mineros SECUNDARIO Inertes Peligrosos Radiactivos ACTIVIDAD PRODUCTIVA EJEMPLOS Actividad agropecuaria forestal CARACTERÍSTICAS Tallos, hojas, Materia orgánica y pajas, estiércol, de origen animal y purines, restos de vegetal madera, ramas y virutas. Actividades Estériles Normalmente extractivas inertes Restos de Chatarra, vidrios, Sin actividad física, procesos arenas química o biológica industriales: áridos, chatarra, escorias, etc. Todo tipo de Compuestos con Contaminación actividad industrial berilo, productos química muy inflamables, acusada. Gran explosivos, etc. actividad Minería, industria e Restos de Contaminación instalaciones minerales de radiactiva. No nucleares uranio, restos que pueden ser contienen destruidos radionucleidos 12 TERCIARIO RSU Sanitarios Actividades Papel, materia domésticas, orgánica, vidrio, comerciales, de restos de muebles, construcción y en electrodomésticos, general de tipo coches, envases, urbano. bolsas, ladrillos, madera Actividad Productos hospitalaria o de contaminados, investigación vendas, biológica jeringuillas, gasas, etc. Característico de las aglomeraciones humanas. Generación continua. Tratamiento especial por su composición tóxica o biológica Tipos de residuos según su origen de procedencia 3.2.1.- Residuos de origen primario. Son aquellos generados por el sector productivo, fundamentalmente agricultura, ganadería y bosques y los producidos por el sector extractivo (minería). Los residuos de la actividad agropecuaria consisten esencialmente en materia orgánica, la cual puede ser aprovechada in situ como abono orgánico o biomasa. Los residuos forestales consisten básicamente en restos de podas, talas, cortas de pies maderables, etc.; pueden ser utilizados como combustible, para la alimentación animal o para la fabricación de estiércol, aunque también pueden ser dejados in situ para devolver al suelo su fertilidad. Los residuos de la actividad agropecuaria no tienen por tanto por que ser un problema sino al contrario son una buena fuente de biomasa que puede ser empleada con distintas finalidades. Los residuos de las actividades mineras son inertes producidos en el proceso de extracción y concentración de la mena. Se forman así grandes escombreras con un fuerte impacto paisajístico y a veces ocupación de terrenos o de cultivos. También es frecuente que contengan agentes tóxicos, tales como metales pesados, ácidos, cianuros, etc., procedentes de los procesos de concentración del mineral, la liberación al medio de estas sustancias puede dar lugar a la contaminación química del suelo, de las aguas superficiales y de las aguas subterráneas. Todo ello puede verse además agravado por el proceso biológico de “bioacumulación”. 3.2.2.- Residuos industriales. Son todos aquellos residuos originados por las industrias en el proceso de transformación de las materias primas. De acuerdo con su naturaleza pueden ser agrupados en cuatro tipos: Inertes. Tóxicos y peligrosos. Radiactivos. Asimilables a los RSU. 13 Los residuos inertes son aquellos que carecen de actividad físico-química o biológica. Son básicamente escombros, escorias, etc. Habitualmente son depositados en grandes montones o escombreras que originan un importante impacto paisajístico. En ocasiones pueden ser utilizados como materiales de construcción, y en el caso de los metálicos pueden ser reciclados. 3.2.2.1.- Residuos tóxicos y peligrosos. Son todos aquellos que suponen una amenaza grave para el hombre y su entorno. Se trata básicamente de residuos que contienen uno o varios de los siguientes contaminantes: Metales pesados (Ag, Hg, Cd, Pb, etc.). Compuestos químicos orgánicos e inorgánicos (cianuros, éteres, disolventes, hidrocarburos, dioxinas, etc.). Biocidas y sustancias sanitarias y farmacéuticas. Amianto y aceites sintéticos. Electricidad y electrónica Vidrio y cerámica Madera Alimentación, bebidas y tabaco Cuero, calzado y confección Textil Siderometalúrgicas Celulosas Químicas 0 10 20 30 40 Las principales industrias generadoras de residuos tóxicos y peligrosos son las química, seguidas de las papeleras y de las siderometalúrgicas, entre ellas suman el 90% de los residuos generados. En España los principales puntos de producción son Cataluña, País Vasco, Asturias, Galicia y Madrid. Los principales mecanismos para la gestión de estos residuos son los siguientes: 1. 2. 3. 4. Enterramiento en vertederos o depósitos bajo tierra (70-75 %). Recuperación, reutilización o reciclaje (5-12 %). Tratamientos físico-químicos (4 %). Descarga en el mar y vertidos en alcantarillas y ríos (5-8 %). Los residuos de esta naturaleza se han convertido en un gran problema para la mayor parte de los países industrializados que no saben que hacer con ellos, y que a su vez se encuentran con una opinión pública enfrentada, una solución bastante socorrida ha sido la de exportar los residuos a países subdesarrollados, con escasa o nula legislación sobre residuos (países de Europa del Este, África, América del Sur), que se han convertido en grandes receptores de este grave problema medioambiental. La fuerte presión de las asociaciones ecologistas plasmada en la 14 Cumbre de Basilea puso límite a este problema transfronterizo, prohibiendo la importación de residuos peligrosos y obligando a los países productores de residuos a su eliminación. El riesgo que conllevan este tipo de residuos es más que evidente, produciendo contaminación de medio acuáticos (aguas superficiales y subterráneas), atmósfera y suelo en todas su vertientes. Los efectos han sido estudiados a lo largo de todo el curso. 3.2.2.2.- Residuos radiactivos. Son aquellos que se caracterizan por emitir partículas o radiaciones ionizantes; estas a nivel biológico originan mutaciones, que en los casos más leves deriva en alteraciones morfológicas, daños a órganos vitales, cánceres y en los casos más graves a la muerte directa. Si la radiactividad afecta a los órganos sexuales puede provocar la aparición de malformaciones genéticas en generaciones futuras. El gran problema de los radioisótopos es que no se pueden destruir y sólo cesan de emitir radiaciones al acabar su vida media (en muchos casos miles de años más tarde), y mientras tanto se introducen en las cadenas tróficas, pasando de un eslabón a otro, acumulándose en ciertos tejidos (proceso de bioacumulación) y afectando de este modo a todo el ecosistema en general. El proceso básico de tratamiento de estos residuos es el siguiente: 1. Clasificación y separación de los residuos de acuerdo con su grado de actividad y peligrosidad. 2. Reducción en volumen por compactación o incineración. 3. Inmovilización de gases y líquidos para su almacenamiento 4. Almacenaje de residuos radiactivos. En el caso de los residuos de mayor actividad este es el único posible tratamiento en la actualidad. Los residuos de baja y media actividad son inmovilizados en depósitos de hormigón. Los de alta actividad suelen tener dos emplazamientos, uno temporal, como por ej. las piscinas de las centrales nucleares en las que son sometidos a enfriamiento durante largo periodo de tiempo y un emplazamiento definitivo, habitualmente una formación geológica profunda, a las que se exigen condiciones de impermeabilidad, estabilidad sísmica y geológica, etc., por periodos de miles de años. 3.2.3.- Residuos sólidos urbanos (R.S.U.). Son todos aquellos residuos generados por las actividades desarrolladas en los núcleos urbanos y sus zonas de influencia. Se incluirían aquí: Residuos originados en los domicilios: restos de comida, desperdicios de esta, bolsas, embalajes, cartón, etc.; así como algunos de gran tamaño muebles, electrodomésticos y coches. 15 Residuos comerciales y de servicios, que serían los generados en oficinas, centros de enseñanza, comercios, restaurantes, etc. Serían similares en composición a los generados en los domicilios. Residuos generados por la limpieza de calles, zonas verdes y mercados. Residuos de construcciones, demoliciones, etc. (en general se les llama escombros). in ci ne ra ci .. in ci ne ra ci .. ta je co m po s in c. .. ve rti do ve rti do co ... 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Todos estos productos de desecho son recogidos, transportados, almacenados y eliminados por los ayuntamientos. La mayoría de ellos van a parar a vertederos controlados (59 %) vertederos incontrolados (25 %) fabricación de compost (12,3 %) incineración (4,34 %) La característica fundamental de los RSU es que son muy heterogéneos (vidrio, escoria, papel, materia orgánica, cartón, plásticos, etc.). Composición tipo del cubo de basrura en España metales 3% textil 4% madera 1% plasticos 8% vidrio 9% La otros 1% materia orgánica 60% papel y derivados 14% cantidad de RSU que se producen varía según el país. Los más desarrollados generan más residuos por habitante (un estadounidense genera 800 kgs. de basura, un japonés 390 kgs., un español 375 Kg.), sin embargo la cantidad de residuos generados por habitante y día varía incluso dentro de un mismo país, e incluso depende de factores como de que se trate de una zona rural o urbana, la estación 16 del año o los periodos de vacaciones. De modo general se puede decir que a mayor nivel de vida se generan más residuos. 3.2.3.1.- Efectos producidos por los RSU. Los efectos más comunes que provocan los RSU son los siguientes: Olores desagradables, provocados por la descomposición de la materia orgánica presente. Riesgos para la salud, pues si se acumulan de forma incontrolada favorecen la proliferación de ratas, moscas, etc., que son posibles portadores de enfermedades. Contaminación del suelo y de aguas superficiales o subterráneas, en estas últimas por lixiviados, cuando el agua de lluvia arrastra sustancias. Contaminación del aires por combustiones, controladas o incontroladas. Degradación del paisaje. 3.2.3.2.- Métodos de eliminación de los RSU. Para la eliminación de los RSU se utilizan básicamente 4 métodos: a) Vertederos: Instalaciones al aire libre en que los residuos se van extendiendo en el terreno formando capas de poco espesor, posteriormente son compactados para disminuir su volumen y finalmente cada capa es recubierta con áridos, que igualmente son compactados. Esta operación es repetida indefinidas veces hasta la ocupación o relleno total del vertedero.. Un vertedero controlado exige los siguientes estudios previos: Hidrogeológicos. Se ha de garantizar la impermeabilidad del terreno, que impidan la percolación de lixiviados. Facilitar la salida de gases producidos por la fermentación. Limitar ruidos, malos olores, formación de polvo o humos. Evitar la proliferación de insectos y roedores transmisores de enfermedades. Los vertederos son un buen mecanismo de eliminación de RSU, pero presentan los siguientes inconvenientes: Ocupación e inutilización de grandes extensiones de terreno. Peligro de contaminación del subsuelo y de los acuíferos por los lixiviados. Peligro de incendios y explosiones debidas a los gases de fermentación. Malos olores. Peligro de proliferación de animales indeseables (sobre todo roedores). Periodo de funcionamiento limitado. Además de los vertederos controlados, existen infinidad de vertederos ilegales, en los cuales la carencia de alguna de las medidas de contención de lixiviados o de otras normas de seguridad básica los convierten en serios problemas medioambientales. 17 b) Incineración: Consiste en la combustión controlada de los residuos. Se consigue así reducir hasta el 80 % de su volumen además de generar calor que puede ser utilizado para generar electricidad. Aunque es un buen método presenta los siguientes inconvenientes: Altos costes de instalación y explotación. Consumo energético (combustibles) para su funcionamiento Impacto ambiental por contaminación gaseosa (entre otras sustancias se producen dioxinas en la combustión de los plásticos, son cancerígenas). Originan cenizas y escorias que deben ser eliminadas de los vertederos. c) Reciclado: Consiste en la separación selectiva de los residuos en distintas fracciones, para su posterior reutilización. Habitualmente se hace una separación consistente en: papel y cartón, metales, vidrio, plásticos y materia orgánica. Se pueden separar y reutilizar así hasta un 85 % de los residuos, siendo este el método de tratamiento más ecológico, ahorrándose recursos materiales, energéticos y a la vez eliminando los residuos. d) Compostaje: Consiste en la separación de la materia orgánica de los RSU y su utilización para la fabricación mediante procesos biológicos aerobios de un fertilizante orgánico llamado compost. Presenta como inconveniente el que con frecuencia el compost contiene fracciones de vidrio, metal o plástico debido a que no ha habido una buena separación de la fracción orgánica de la basura respecto de la inorgánica. 5. INDICADORES DE VALORACIÓN DEL ESTADO DEL PLANETA 5.1. La huella ecológica. La huella ecológica es: el total de superficie ecológicamente productiva necesaria para producir los recursos consumidos por un ciudadano medio de una determinada comunidad humana, así como la necesaria para absorber los residuos que genera, independientemente de la localización de éstas. Otra definición: "El área de territorio ecológicamente productivo (cultivos, pastos, bosques o ecosistema acuático) necesaria para producir los recursos utilizados y para asimilar los residuos producidos por una población definida con un nivel de vida específico indefinidamente, donde sea que se encuentre esta área" 5.1.1. Cálculo de la huella ecológica Los métodos de estimación están basados en el análisis de los recursos que una persona consume y de los residuos que produce. Básicamente sus resultados están basados en la observación de los siguientes aspectos: La cantidad de hectáreas utilizadas para urbanizar, generar infraestructuras y centros de trabajo. Hectáreas necesarias para proporcionar el alimento vegetal necesario. 18 Superficie necesaria para pastos que alimenten al ganado. Superficie marina necesaria para producir el pescado. Hectáreas de bosque necesarias para asumir el CO2 que provoca nuestro consumo energético. Desde un punto de vista global, se ha estimado en 1,8 ha la biocapacidad del planeta por cada habitante, o lo que es lo mismo, si tuviéramos que repartir el terreno productivo de la tierra en partes iguales, a cada uno de los más de seis mil millones de habitantes en el planeta, les corresponderían 1,8 hectáreas para satisfacer todas sus necesidades durante un año. Al día de hoy, el consumo medio por habitante y año es de 2,23 hectáreas, por lo que, a nivel global, estamos consumiendo más recursos y generando más residuos de los que el planeta puede generar y admitir. 5.1.2. Déficit ecológico Biocapacidad. Se conoce como biocapacidad de un territorio la superficie biológicamente productiva disponible según categorías (cultivos, pastos, mar productivo y bosques). Se expresa en términos absolutos (ha) o per cápita (ha/cap). La comparación entre los valores de la huella ecológica y de la biocapacidad permite conocer el nivel de déficit o superávit ecológico existente en una determinada región. Si el valor de la huella ecológica está por encima de la capacidad de carga local, la región presenta un déficit ecológico. Si, por el contrario, la capacidad de carga es igual o mayor a la huella ecológica, la región dispone de excedente ecológico, siempre teniendo en consideración las limitaciones del indicador. El déficit ecológico indica si un país o región dispone de excedentes ecológicos, o bien si consume más recursos de los que dispone. En este caso, indica que la comunidad se está apropiando de superficies fuera de su territorio, o bien que está hipotecando y haciendo uso de superficies de las futuras generaciones. En el marco de la sostenibilidad, y desde la perspectiva nacional o regional, el objetivo final de una sociedad tendría que ser el de disponer de una huella ecológica que no sobrepasara su biocapacidad, y por tanto, que el déficit ecológico fuera cero. De forma complementaria, desde la perspectiva internacional, el objetivo de sostenibilidad sería el de disponer de una huella ecológica por habitante que no sobrepasara la biocapacidad per cápita disponible a escala del planeta. 5.1.3. ¿Qué puede aportar la huella ecológica a la sostenibilidad? • Agregación y simplificación. • Visualización de la dependencia ecológica. • Visualización de la inequidad social. • Monitorización del consumo de recursos. 5.1.4. Valor y tendencias actuales de la huella ecológica española La huella ecológica del español medio se situó, en el año 2005, en unas 6,4 hectáreas globales de territorio productivo anuales, lo cual quiere decir que, como media, un español necesita unas 6,4 hectáreas de territorio productivo al año para satisfacer sus consumos y absorber sus residuos. El indicador presenta un aumento del 19 % desde 1995 a 2005, lo que se traduce en un aumento desde las 5,4 hectáreas en 1995 hasta las 6,4 en 2005. El ritmo medio de crecimiento de la huella en esos diez años estuvo en alrededor de 0,1 hectáreas al año, es decir, 2,7 metros 19 cuadrados diarios por persona, equivalente a un incremento diario en el conjunto del país aproximado de huella de 12.000 campos de fútbol. El análisis evolutivo indica un crecimiento especialmente notable en el quinquenio 1995-2000. Entre 2000 y 2005 se manifiesta una cierta ralentización del crecimiento, propiciada previsiblemente por el incremento de la población estadística causada por los procesos de regularización de la población inmigrada. 5.1.5. Evolución histórica de la huella ecológica española Un análisis evolutivo aproximado de la huella ecológica con una escala temporal más amplia confirma la clara y notable tendencia al incremento del valor de la huella ecológica durante la mayor parte de la segunda mitad del siglo XX, manifestando un incremento especialmente notable durante el período de análisis específico de este estudio (1990-2005). 8. ORDENACIÓN DEL TERRITORIO. Para ser un espacio natural o un paisaje natural, se deben cumplir los siguientes requisitos: Sea representativo de los diferentes ecosistemas, paisajes o formaciones geológicas o geomorfológicas naturales. Represente un papel destacado en la conservación de ecosistemas en su estado natural, seminatural, o poco alterado, asegurando la continuidad de los procesos evolutivos, las migraciones de especies y la continuidad de las diferentes funciones de regulación del medio ambiente. Conservación de comunidades vegetales o animales, de modo que impidan la desaparición de cualquier especie o mantengan muestras selectas de material genético. Investigación científica, educación ambiental o al menos el estudio y control de los parámetros ambientales. Contribuyan al mantenimiento y mejora de los sistemas hidrológicos y de abastecimiento de agua, regulando su flujo, su caudal o calidad. Contribuyan al control de la erosión y de la sedimentación. 20 PARQUES Son áreas naturales, poco transformadas por la explotación u ocupación humana que, en razón de la belleza de sus paisajes, la representatividad de sus ecosistemas o la singularidad de su flora, de su fauna o de sus formaciones geomorfológicas, poseen valores ecológicos, estéticos, educativos y científicos cuya conservación merece una atención preferente. Tres categorías: Parques nacionales Aquellas áreas en las que existan ecosistemas, no sensiblemente alterados por el hombre y de máxima relevancia dentro del contexto del medio natural de la nación que hacen necesarias su protección. Parques regionales Aquellas áreas en las que existan ecosistemas no sensiblemente alterados por el hombre y de máxima relevancia dentro del contexto del medio natural de la región que hacen necesarias su protección. Parques naturales Espacios de relativa extensión, notable valor natural y de singular calidad biológica, en los que se compatibiliza la coexistencia del hombre y sus actividades con el proceso dinámico de la naturaleza, a través de un uso equilibrado y sostenible de los recursos. Un espacio natural es una parte del territorio de la tierra que se encuentra escasamente modificado por la acción del hombre, el término se utiliza más específicamente para designar algunas de las categorías que sirven, de acuerdo con las diferentes legislaciones, para la protección de determinadas zonas de la naturaleza de especial interés. RESERVAS NATURALES. Espacios naturales, cuya declaración tiene como protección' de ecosistemas, comunidades o elementos biológicos que, por su rareza, fragilidad, importancia o singularidad, merecen una valoración especial. Los espacios naturales protegidos son demarcaciones administrativas establecidas con la finalidad de favorecer la conservación de la naturaleza. En la mayoría de los casos se trata de conservar una porción de la naturaleza que por sus condiciones se perfila como privilegiada. En otras ocasiones, se intenta mantener al margen las actividades industriales por parte del ser humano para preservar dichas zonas. Reservas naturales científicas Las que por la especificidad de sus características o elementos tengan un valor científico concreto. para mejor desarrollo Reservas naturales integrales Las que contengan ecosistemas o comunidades en perfecto estado de conservación y que por ello deberán gozar de una protección absoluta. Desde el punto de vista urbanístico conlleva la prohibición de cualquier tipo de aprovechamiento, de modo que el sistema deberá funcionar con la mínima intervención exterior posible siendo el acceso de personas muy restringido. Monumentos naturales .Espacios o elementos de la Naturaleza constituidos básicamente por formaciones de notoria singularidad, rareza o belleza, que merecen ser objeto de una protección especial. También se pueden considerar dentro de esta categoría las formaciones geológicas, los yacimientos paleontológicos y demás 21 elementos de la gea que reúnan un interés especial por la singularidad o importancia de sus valores científicos, culturales o paisajísticos. Paisajes protegidos. Aquellas áreas del medio natural que, por sus valores estéticos y culturales, necesitan protección especial. Los espacios naturales protegidos son demarcaciones administrativas establecidas con la finalidad de favorecer la conservación de la naturaleza. En muchos casos se trata de preservar un enclave singular o una porción de naturaleza privilegiada; en otros se pretende además mantener ciertas actividades humanas finamente ajustadas a las condiciones naturales. Actualmente se ha comenzado a plantear el objetivo de mantener los procesos ecológicos ZEPA. Una Zona de especial protección para las aves (ZEPA) es una categoría de área protegida catalogada por los estados miembros de la Unión Europea como zonas naturales de singular relevancia para la conservación de la avifauna amenazada de extinción, de acuerdo con lo establecido en la directiva comunitaria 79/409/CEE. LIC. Los Lugares de Importancia Comunitaria (LIC) son todos aquellos ecosistemas protegidos con objeto de contribuir a garantizar la biodiversidad mediante la conservación de los hábitats naturales y de la fauna y flora silvestres en el territorio consideradas prioritarias por la directiva 92/43/CEE de los estados miembros de la Unión Europea. Estos lugares, seleccionados por los diferentes países en función de un estudio científico, pasarán a formar parte de las Zonas de Especial Conservación, que se integrarán en la Red Natura 2000 europea. 22 9.1. ESPACIOS PROTEGIDOS EN ESPAÑA PARQUES NATURALES Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Extensión (has.) Nombre Andalucía Almería Parque natural de Sierra María-Los 22.562 Vélez Andalucía Almería Parque natural del Cabo de Gata49.512 Níjar Andalucía Almería y Granada Parque natural de Sierra Nevada 88.965 Andalucía Cádiz Parque natural del Estrecho 18.910 Andalucía Cádiz Parque natural de la Bahía de Cádiz 10.522 Andalucía Cádiz Parque natural de La Breña y 4.863 Marismas del Barbate Andalucía Cádiz, Sevilla Andalucía Cádiz y Málaga Parque natural de la Sierra de 53.411 Grazalema Andalucía Cádiz y Málaga Parque natural de Los Alcornocales Andalucía Córdoba Parque natural Hornachuelos Huelva y Parque natural de Doñana 23 Sierra 53.835 167.767 de 60.032 Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Extensión (has.) Nombre Andalucía Córdoba Parque natural de la Sierra de 38.449 Cardeña y Montoro Andalucía Córdoba Parque natural Subbéticas Andalucía Granada Parque natural de la Sierra de Castril 12.265 Andalucía Granada Parque natural de Sierra de Huétor 12.428 Andalucía Granada Parque natural de la Sierra de Baza 53.649 Andalucía Granada y Málaga Parque natural de las Sierras de 40.662 Tejeda, Almijara y Alhama Andalucía Huelva Parque natural de Sierra de Aracena y 186.827 Picos de Aroche Andalucía Jaén Parque natural de la Sierra de 73.976 Andújar Andalucía Jaén Parque natural de Despeñaperros 7.649 Andalucía Jaén Parque natural de Sierra Mágina 19.961 Andalucía Jaén Parque natural de las Sierras de 209.920 Cazorla, Segura y Las Villas Andalucía Málaga Parque natural de la Sierra de las 18.598 Nieves Andalucía Málaga Parque natural de los Montes de 4.995 Málaga Andalucía Sevilla Parque natural de la Sierra Norte de 177.484 Sevilla Aragón Zaragoza Parque natural del Moncayo 11 144 Aragón Huesca Parque natural Posets-Maladeta 33 440,6 Aragón Huesca Parque natural de la Sierra y los 47 453 Cañones de Guara Aragón Huesca Parque natural Occidentales Canarias Fuerteventura Parque natural de Corralejo 2.668,7 Canarias Fuerteventura Parque natural de Jandía 14.318,5 Canarias Lanzarote Parque natural de Los Volcanes 10.158,4 Canarias Gran Canaria Parque natural de Pilancones 5.794,4 Canarias Gran Canaria Parque natural de Tamadaba 7.538,6 Canarias Lanzarote Parque natural Chinijo 9.112 Canarias Fuerteventura Parque natural del Islote de Lobos 467,9 Canarias La Palma Parque natural de Cumbre Vieja 7.499,7 Canarias Tenerife Parque natural de la Corona Forestal 46.612,9 24 de de del las los Sierras Valles Archipiélago 31.568 27 073 Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Extensión (has.) Nombre Canarias La Palma Parque natural de Las Nieves 5.094 Canarias La Gomera Parque natural de Majona 1.757,1 Castilla-La Mancha Albacete Parque Natural de los Calares del Río 19.192 Mundo y de la Sima Castilla-La Mancha Albacete Real Castilla-La Mancha Cuenca y Guadalajara Parque natural del Alto Tajo Castilla-La Mancha Guadalajara Parque natural del Barranco del Río 8.348 Dulce Castilla-La Mancha Guadalajara Parque natural de la Sierra Norte de 117.898 Guadalajara Castilla y León Salamanca y Zamora Parque natural de Arribes del Duero Castilla y León Burgos y Soria Parque natural del Cañón del Río 9.580 Lobos Castilla y León Palencia Parque natural de Fuentes Carrionas y 78.360 Fuente Cobre-Montaña Palentina Castilla y León Burgos Parque natural de Hoces del Alto 46.373 Ebro y Rudrón Castilla y León Segovia Parque natural de las Hoces del Río 5.037 Duratón Castilla y León Segovia Parque natural de Hoces del Río 5.185 Riaza Castilla y León Zamora Parque natural del Lago de Sanabria Castilla y León Soria Parque natural de la Laguna Negra y los Circos Glaciares de Urbión Castilla y León Burgos Parque natural de Glaciares de Neila Castilla y León Salamanca Parque natural de Las Batuecas 30.183 Sierra de Francia Castilla y León Burgos Parque natural de Montes Obarenes33.064 San Zadornil Castilla y León Ávila y Segovia Parque natural de la Sierra Norte de Guadarrama Comunidad Valenciana Alicante Parque natural de El Hondo 2.495 Comunidad Valenciana Alicante Parque natural de la Sierra Helada 5.655 Comunidad Valenciana Alicante Parque natural de las Lagunas de La 3.743 Mata y Torrevieja y Ciudad Parque natural de las Lagunas de 3.772 Ruidera 25 las 174.545 106.105 22.365 Lagunas Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Extensión (has.) Nombre Comunidad Valenciana Alicante Parque natural de las Salinas de Santa 2.574 Pola Comunidad Valenciana Alicante Parque natural del Carrascal de la 2.450 Font Roja Comunidad Valenciana Alicante Parque natural Montgó Comunidad Valenciana Alicante Parque natural del Peñón de Ifach Comunidad Valenciana Alicante y Valencia Parque natural de la Sierra de Mariola 17.257 Comunidad Valenciana Alicante y Valencia Parque natural del Marjal de Pego1.248 Oliva Comunidad Valenciana Castellón Parque natural de la Sierra de Irta Comunidad Valenciana Castellón Parque natural de la Tenencia de 4.965 Benifasar Comunidad Valenciana Castellón Parque natural Columbretes Comunidad Valenciana Castellón Parque natural de la Sierra de 31.182 Espadán Comunidad Valenciana Castellón Parque natural del Desierto de las 3.293 Palmas Comunidad Valenciana Castellón Parque natural del Peñagolosa Comunidad Valenciana Castellón Parque natural del Prat de Cabanes865 Torreblanca Comunidad Valenciana Castellón y Valencia Parque natural de la Sierra Calderona 17.772 Comunidad Valenciana Valencia Parque natural de la Albufera Comunidad Valenciana Valencia Parque natural de las Hoces del 31.446 Cabriel Comunidad Valenciana Valencia Parque natural de la Puebla de San 6.390 Miguel Comunidad Valenciana Valencia Parque natural del Turia Comunidad Valenciana Valencia Parque natural Geológico de Chera6.451 Sot de Chera La Rioja La Rioja Parque natural de la Sierra de 23.640 Cebollera Región de Murcia del de Macizo las del 2.092 47 7.744 Islas 19 1.094 21.120 4.480 Parque natural de Calblanque, Monte 2.453 26 Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Murcia Región Murcia Nombre Extensión (has.) de las Cenizas y Peña del Águila de Murcia Espacios abiertos e islas del Mar 1.186,1 Menor Madrid Madrid Parque natural de la Cumbre, el Circo 768 y las Lagunas de Peñalara Navarra Navarra Parque natural de las Bardenas Reales 39.274 Navarra Navarra Parque natural de Urbasa y Andía 21.408 Navarra Navarra Parque natural del Señorío de Bértiz 2.040 País Vasco Álava Parque natural de Izki 9.081 País Vasco Álava Parque natural de Valderejo 3.503 País Vasco Álava y Vizcaya Parque natural de Urquiola 5.768 País Vasco Álava y Vizcaya Parque natural del Gorbea 20.016 País Vasco Guipúzcoa Parque natural de Aralar 10.971 País Vasco Guipúzcoa Parque natural de las Peñas de Aya 6.913 País Vasco Guipúzcoa Parque natural de Pagoeta 1.335 Asturias Asturias Parque natural de Las Ubiñas-La Mesa Asturias Asturias Parque natural de Ponga Asturias Asturias Parque natural de las Fuentes del Narcea y del Ibias Asturias Asturias Parque natural de Redes Asturias Asturias Parque natural de Somiedo Islas Baleares Islas Baleares Cala d'Hort, Cap Llentrisca i Sa Talaia Islas Baleares Islas Baleares Cala Mondragó Islas Baleares Islas Baleares Parque natural de la Península del Llevant Islas Baleares Islas Baleares Sa Dragonera Islas Baleares Islas Baleares S'Albufera de Mallorca Islas Baleares Islas Baleares S'Albufera des Grau Islas Baleares Islas Baleares Ses Salines d'Eivissa i Formentera Cantabria Cantabria Collados del Asón Cantabria Cantabria Dunas de Liencres Cantabria Cantabria Macizo de Peña Cabarga Cantabria Cantabria Oyambre Cantabria Cantabria Saja-Besaya Cataluña Barcelona, Gerona y Cadí-Moixero Lérida 27 Comunidad autónoma Provincia/Cabildo Nombre Cataluña Barcelona El Garraf Cataluña Barcelona Montnegre i el Corredor Cataluña Barcelona, Gerona Macizo del Montseny Cataluña Barcelona Macizo de Montserrat Cataluña Barcelona Sant Llorenç del Munt i L'Obac Cataluña Gerona Aiguamolls de L'Empordà Cataluña Gerona Cabo de Creus Cataluña Gerona Zona volcánica de la Garrocha Cataluña Tarragona Dels Ports Cataluña Tarragona Delta del Ebro Cataluña Tarragona Montsant Extremadura Badajoz Cornalvo y Sierra Bermeja Extremadura Cáceres Tajo Internacional Galicia La Coruña Fragas del Eume Galicia La Coruña Dunas de Corrubedo y lagunas de Carregal y Vixán Galicia Orense Baixa Limia-Serra do Xures Galicia Orense Enciña da Lastra Galicia Orense Monte o Invernadeiro Galicia Pontevedra Islas Cíes Galicia Pontevedra Monte Aloya 9.2. ESPACIOS PROTEGIDOS EN MURCIA Parques Regionales Cabo Cope y Puntas de Calnegre Calblanque, Monte de las Cenizas y Peña del Águila Carrascoy y El Valle Salinas y Arenales de San Pedro del Pinatar Sierra de la Pila Sierra del Carche Sierra Espuña Sierra de la Muela, Cabo Tiñoso y Roldán Cabezo Gordo Sierra de Salinas Paisajes protegidos 28 Extensión (has.) Barrancos de Gebas Cuatro Calas Espacios abiertos e islas del Mar Menor Humedal del Ajauque y Rambla Salada Sierra de las Moreras Saladares de Guadalentín Reservas Naturales Sotos y Bosque de la ribera de Cañaverosa Otros espacios naturales Espacios Naturales que por carecer de límites aún no tienen definida la superficie que abarcarán Cañón de los Almadenes Islas e Islotes del Litoral Mediterráneo 29