BIODIVERSIDAD

Se le llama biodiversidad al conjunto de todos los seres vivos y especies que existen en la Tierra y a su interacción.
De acuerdo con el Convenio sobre la Diversidad Biológica, que hasta febrero del 2000 había sido ratificado por 177 países, la biodiversidad es la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otras cosas, los ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos procesos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie (genética), entre las especies y de los ecosistemas.
La gran biodiversidad es el resultado de la evolución de la vida a través de millones de años, cada organismo tiene su forma particular de vida, la cual está en perfecta relación con el medio que habita. El gran número de especies se calculan alrededor de treinta millones; esta cifra no es exacta debido a que no se conocen todas las especies existentes en nuestro planeta.
El concepto biodiversidad se refiere a los diferentes lugares y formas de vida que existen sobre la Tierra, tanto los naturales como los creados por el ser humano; por ejemplo, los agroecosistemas.
Tres niveles y dos componentes
Esta sola palabra, biodiversidad, abarca un amplio espectro y por lo tanto tiene diversas implicaciones. En primer lugar, como consta en su definición, incluye tres niveles: los genes, las especies y los ecosistemas.
Pero además implica dos componentes: uno tangible —que incluye los recursos biológicos como la madera o la pesca— y otro intangible, ligado con los conocimientos, las innovaciones y las prácticas humanas asociadas con la biodiversidad (por ejemplo, las técnicas agrícolas o los conocimientos científicos).
La definición se extiende hacia un tercer plano pues sus connotaciones están cruzadas también por valores. Estos son de tipo económico, ecológico, ético, cultural, social, científico, educativo, recreativo y estético, entre muchos otros.
La diversidad biológica se expresa generalmente en términos del número de especies que viven en un área determinada.
Cerca del 75 por ciento de la biodiversidad del planeta está concentrada en apenas diecisiete países, los cuales son considerados megadiversos.
Los ecosistemas
Un ecosistema está formado por una comunidad de organismos que interactúan entre sí y con el medio circundante. Son complejas redes ubicadas en espacios geográficos determinados y que pueden ser naturales o creadas por los seres humanos, como los campos de cultivo o las ciudades.
Los ecosistemas son un bullicio: animales, plantas, hongos, virus y microorganismos en interacción con la lluvia, la temperatura, el suelo, la salinidad y otros factores... ¡son la biodiversidad en su mayor nivel! Algunos ecosistemas son los páramos, los manglares y los bosques amazónicos.
La diversidad de ecosistemas se debe a las diferentes condiciones climáticas y geográficas —entre otras— que ocurren en cada lugar. Por ejemplo, en los páramos las plantas tienen hojas pequeñas para sobrevivir al frío, mientras en la planicie amazónica los árboles han desarrollado estrategias para aprovechar los escasos nutrientes del suelo tales como desplegar grandes raíces superficiales.
Asimismo, en los bosques secos de la Costa viven especies adaptadas a un medio árido, el cual está determinado por la influencia de la corriente fría de Humboldt, fenómeno que provoca la disminución de las lluvias durante la mayor parte del año.
Las especies
Una especie es un conjunto de organismos que comparten muchas características —entre ellas, las genéticas— y que pueden procrear descendientes fértiles; es decir, que pueden reproducirse (en contraste, los híbridos como la mula no pueden tener progenie).
Ejemplos de especies son el oso de anteojos, el cedro y los seres humanos.
Así, la diversidad de especies se refiere a la variabilidad de animales, plantas, hongos, virus y otros microorganismos que habitan en un lugar determinado. Este lugar puede ser toda la Tierra, un país, una región o una isla.
Sin embargo, las especies no están distribuidas uniformemente sobre el planeta, y hay países como el Ecuador que albergan un número mayor; en países como este muchas de las especies son endémicas (aquellas cuya distribución está restringida a un área específica, en este caso el territorio nacional). La iguana marina, que vive únicamente en Galápagos, es una especie endémica.
Debido a que el número de especies en el mundo es sumamente grande, para facilitar los análisis se las clasifica en grandes grupos como mamíferos, aves, reptiles, anfibios, peces, insectos o plantas.
Ver: Utilidad y Clasificación de los seres vivos
Los genes
Los genes son una parte de las células donde está almacenado el material hereditario que pasa de una generación a otra.
Cada gen posee información sobre una o varias características físicas (como el color de la piel), controla funciones reguladoras de la vida (como la elaboración de proteínas),o puede albergar información relacionada con el comportamiento (mayor o menor agresividad).
Sin embargo, los genes de los diferentes miembros de una misma especie no son copias exactas.
Así, las numerosas variedades de maíz que existen en Latinoamérica contienen genes distintos, y es esta diversidad la que propicia que algunas plantas sean resistentes a las plagas mientras otras son fácilmente infestadas.
Los tres niveles de la biodiversidad no son excluyentes; por el contrario, éstos se compenetran a plenitud. Los genes están dentro de las especies y éstas constituyen una parte fundamental de los ecosistemas.
La biodiversidad es una sociedad que funciona perfectamente y que ha sido formada durante millones de años. Su conservación incumbe a todos los habitantes de este planeta, y su pérdida implicará graves consecuencias ecológicas, sociales y económicas.
Componentes de la biodiversidad
Como ya vimos, los componentes de la biodiversidad son dos: la naturaleza misma —lo tangible— y los conocimientos que tenemos de ella —lo intangible—.
El componente tangible de la biodiversidad está conformado por la variedad de genes, de especies y de ecosistemas que podemos identificar, manejar y usar. En otras palabras, lo conforman el material genético, las poblaciones naturales y los recursos de los ecosistemas que pueden ser evaluados físicamente.
Ejemplos de este componente son los árboles, peces comerciales y plantas medicinales.
El componente intangible de la biodiversidad, por otro lado, está constituido por la variedad de conocimientos, innovaciones y prácticas, individuales o colectivas relacionadas con la diversidad biológica. Dentro de este componente se incluyen los saberes de los pueblos indígenas y de las comunidades campesinas, así como las tecnologías modernas y las innovaciones científicas para usar los recursos.
Importancia de la biodiversidad
Existe una interdependencia muy estrecha entre todos los seres vivos y entre los factores de su hábitat, por lo tanto, una alteración entre unos seres vivos modifica también a su hábitat y a otros habitantes de ahí. La pérdida de la biodiversidad puede acarrear nuestra desaparición como especie.
La pérdida de la biodiversidad equivale a la pérdida de la calidad de nuestra vida como especie y, en caso extremo, nuestra propia extinción.
Razones que provocan pérdida de la biodiversidad.
Todas las especies se han adaptado a su medio y si este cambiara simplemente perecerían.
El motivo de la desaparición de las especies es la alteración o desaparición de su hábitat.
La mayoría de las veces la alteración del medio la provoca el hombre: La tala inmoderada obliga a sus habitantes a emigrar o a morir.
La agricultura no planificada origina la desaparición de las especies que habitaban en esos renglones antes de ser desmontadas, al igual que la contaminación, la urbanización, la cacería y el tráfico de especies.
¿Cuál es el valor de la biodiversidad?
¿Cuánto vale la sombra de un árbol frondoso? ¿y los pensamientos que tenemos cuando cae la tarde sobre un bosque o cuando nos deleitamos con el mar? ¿Cuál es el valor de la biodiversidad?
Vivimos en una sociedad consumista donde la brecha entre ricos y pobres es cada día mayor y en la cual la naturaleza ha sido observada como un objeto que debe ser explotado. Bajo este modelo de desarrollo, cuyos objetivos son la acumulación de riqueza y el consumo, lo que "vale" es el dinero: vaya y pregunte cuál es el "valor" de algo y la respuesta será un precio.
Pero además de ser una fuente de ingresos económicos, la naturaleza tiene otros valores intrínsecos que son de todo tipo: ecológico, ético, cultural, científico, recreativo y estético. Por supuesto, dichos valores pueden ser analizados desde perspectivas distintas y sus implicaciones sobreponerse y complementarse.
Valor económico
Los ecosistemas, las especies y la información genética tienen un valor económico actual y potencial enorme.
Actividades de toda clase, desde la agricultura, la pesca y el ecoturismo, hasta la explotación maderera y petrolera, dependen de la existencia de la biodiversidad.
Tintes, fibras, alimentos, medicinas y variedades silvestres de especies cultivadas son apenas una parte del valor económico actual de la biodiversidad.
Pero además de ser una fuente de dinero a través de la pesca, de la empresa maderera y de la oferta turística, la biodiversidad tiene un gran valor potencial en la actualidad.
Algunas empresas de los países del Norte cuyas emisiones a la atmósfera, al suelo y al agua amenazan el equilibrio climático global, canjean dinero por conservación de bosques. Paradójicamente, la creciente pérdida de biodiversidad se debe al poco valor económico que se le asigna.
A modo de resumen:
La biodiversidad es toda la variedad de la vida en la Tierra. Puede abordarse de tres maneras: como variedad de ecosistemas, como variedad de especies y como variedad de genes.
Variedad de ecosistemas
Es la variedad de comunidades de organismos que existen en determinadas regiones; incluye la variedad de hábitats, de especies que los componen y de procesos ecológicos que ocurren.
Variedad de especies
Es el número de especies diferentes que hay en un área geográfica.
Variedad de genes
Son las diferentes versiones de los genes (unidades de herencia) contenidos en los individuos de todas las especies del planeta. Estas diferencias, que son heredables, constituyen la materia prima a partir de la cual ha evolucionado la variada complejidad de los seres vivos en el transcurso de millones de años.
Fuente Internet:
http://www.monografias.com/trabajos11/bioltrece/bioltrece.shtml

Actividad:

Explica

1.       ¿Qué es Biodiversidad?

2.       ¿Cuáles son los niveles de la Biodiversidad?

3.       ¿Cuáles son los componentes de la Biodiversidad?

4.       ¿Cuál es la importancia de la Biodiversidad?

5.       ¿Cuál es el valor económico de la Biodiversidad?

 

Agua

El agua potable

Llamamos agua potable al agua que podemos consumir o beber sin que exista peligro para nuestra salud. El agua potable no debe contener sustancias o microorganismos que puedan  provocar enfermedades o perjudicar nuestra salud.

Por eso, antes de que el agua llegue a nuestras casas, es necesario que sea tratado en una planta potabilizadora. En estos lugares se limpia el agua y se trata hasta que está en condiciones adecuadas para el consumo humano.

Desde las plantas potabilizadoras, el agua es enviada hacia nuestras casas a través de una red de tuberías que llamamos red de abastecimiento o red de distribución de agua.

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 ¿Cuánta agua potable hay en la Tierra?  

Se calcula que en la Tierra hay unos 1.400 millones de km. cúbicos de agua.

Solamente el 3% de ese agua es agua dulce, es decir 42 millones de Km. cúbicos.

De todo el agua dulce, el 80% está formando los polos y zonas heladas de la Tierra; el 19% es agua subterránea y el 0,7% está  formando parte de la atmósfera.

El agua dulce disponible en ríos y lagos es el 0,3% del total. Es una cantidad escasa para toda la humanidad, por lo que es necesario conservarla y evitar su contaminación, si queremos que la vida continúe sobre  este maravilloso planeta.

¿Qué tratamientos recibe el agua en la planta potabilizadora?

Para que el agua que captamos en embalses, pozos, lagos, etc. sea adecuada para el consumo humano, es necesario tratarla convenientemente para hacerla potable. Este proceso se denomina potabilización y se realiza en las plantas potabilizadoras. Existen diferentes métodos y tecnologías de potabilización, aunque todos ellos constan, mas o menos, de las siguientes etapas:

1. PRECLORACIÓN Y FLOCULACIÓN. Después de un filtrado inicial para retirar los fragmentos sólidos de gran tamaño, se añade cloro (para eliminar los microorganismos del agua) y otros productos químicos para favorecer que las partículas sólidas precipiten formando copos (flóculos).
2. DECANTACIÓN. En esta fase se eliminan los flóculos y otras partículas presentes en el agua.
3. FILTRACIÓN. Se hace pasar el agua por sucesivos filtros para eliminar la arena y otras partículas que aún pudieran quedar, eliminando a la vez la turbidez del agua.
4. CLORACIÓN Y ENVÍO A LA RED. Para eliminar los microorganismos más resistentes y para la desinfección de las tuberías de la red de distribución.

Material extraido de http://mimosa.pntic.mec.es/vgarci14/agua_potable.htm

Eutroficación o Eutrofización

Proliferación de algas junto a un dique.

En ecología el término eutroficación  o eutrofización (del griego eú =bien, y trophé =  alimentación)  define el enriquecimiento de un ecosistema con nutrientes a un ritmo tal que no puede ser compensado por sus formas de eliminación natural.

El uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático.

Eutroficado (o eutrofizado) es, entonces, aquel ecosistema o ambiente caracterizado por una anormal abundancia de nutrientes.

La alta concentración de nutrientes deviene en la producción de un exceso de materia orgánica que requiere alta demanda de oxígeno para su descomposición, hasta hacer desaparecer este último.

  

Algunos de los cambios que ocurren con la eutroficación:  

Cambios biológicos	Aumenta considerablemente el fitoplancton. Las algas verdeazules se desarrollan espectacularmente mientras que las de otros tipos desaparecen. Aumenta la actividad bacteriana. Los animales acuáticos enferman y mueren.
Cambios físicos	Los restos de plantas y animales muertos se acumulan en los fondos, frenando la circulación del agua.  El agua se torna parda y maloliente. Cambia de color: rojo, verde, amarillo o pardo.
Cambios químicos	El oxígeno disuelto baja de alrededor de 9 mg/l a 4 mg/l lo cual afecta negativamente y de inmediato a los organismos. Cuando el nivel baja a 2 mg/l todos los animales han muerto. Hay una significativa elevación de la demanda biológica de oxígeno (DBO). La concentración de compuestos nitrogenados, fosfatados se incrementa, así como la de otros elementos químicos.

Si el exceso de nutrientes sigue fluyendo a los lagos las bacterias anaerobias (no necesitan oxígeno) predominan en ellos y quedan putrefactos debido a la producción del ácido sulfhídrico (H₂S) y metano (CH₄) durante la descomposición de la materia orgánica.

Gestación del proceso de eutroficación

Eutroficación en un estuario.

El desarrollo de la biomasa en un ecosistema está limitado, la mayoría de las veces, por la escasez de algunos elementos químicos, como el nitrógeno en los ambientes continentales y el fósforo en los marinos, que los productores primarios necesitan para desarrollarse y a los que llamamos por ello factores limitantes.

La contaminación puntual de las aguas, por efluentes urbanos, o difusa, por la contaminación agraria o atmosférica, puede aportar cantidades importantes de esos elementos limitantes. El resultado es un aumento de la producción primaria (fotosíntesis) con importantes consecuencias sobre la composición, estructura y dinámica del ecosistema.

La eutroficación produce de manera general un aumento de la biomasa y un empobrecimiento de la diversidad.

En ecosistemas terrestres, las plantas que pasan a dominar son especies herbáceas ecológicamente pioneras, frecuentemente cosmopolitas, con alta tasa de reproducción, incapaces de competir en ambientes oligotrofos (pobres en nutrientes) o mesotrofos.

En ecosistemas acuáticos, con la eutroficación empiezan a proliferar algas unicelulares, en general algas verdes. En los océanos, la eutroficación local, a veces por causas naturales, puede provocar una marea roja o marea blanca: la explosión demográfica de una sola especie de alga, que en muchos casos provoca la intoxicación de la fauna mayor.

Contaminantes al agua.

La proliferación de algas provoca un enturbiamiento del agua; esto impide que la luz penetre hasta el fondo del ecosistema. En el fondo se hace imposible la fotosíntesis, productora de oxígeno libre, a la vez que aumenta la actividad metabólica consumidora de oxígeno (respiración aeróbica) de losdescomponedores, que empiezan a recibir los excedentes de materia orgánica producidos cerca de la superficie.

De esta manera, en el fondo se agota pronto el oxígeno por la actividad aerobia y el ambiente se vuelve pronto anóxico. Esta radical alteración del ambiente hace inviable la existencia de la mayoría de las especies que previamente formaban el ecosistema.

En un cuerpo de agua cerrado, por ejemplo una laguna, el proceso de eutroficación puede terminar por convertir al cuerpo de agua en tierra firme.

Esto ocurre porque los nutrientes que ingresan masivamente al sistema generan una gran biomasa de organismos de vida generalmente efímera que al morir se acumulan sobre el fondo y no son totalmente consumidos por organismos degradadores (especialmente bacterias).

Procesos naturales de eutroficación se pueden observar claramente en las lagunas formadas por los cauces antiguos de los ríos amazónicos que se transforman en pantanos y posteriormente se cubren de vegetación.

La eutroficación puede producir tanto sedimento que una laguna se convierte en tierra firme.

Causas de la eutroficacion

La principal causa antropogénica (iniciada por el hombre) de la eutroficación es la contaminación química.

Dentro de sus formas, tenemos:

La contaminación agropecuaria, especialmente la llamadacontaminación difusa de los suelos y de los acuíferos con fertilizantes inorgánicos de origen industrial o extractivo; o por excrementos animales, a causa de una producción masiva de ganado, aves, peces, etc.

Ver: PSU; Biología; Pregunta 39_2010

Estas causas aportan nitrógeno, en forma de nitrato y amonio, yfósforo, como fosfato, a la vez que cationes como potasio (K+,) magnesio (Mg++), etc.

Las contaminaciones forestales, por abandono en los ríos de residuos forestales y restos del aprovechamiento maderero, lo que aumenta la materia orgánica disuelta, favoreciendo la proliferación de flora eutrófica como berros y lenteja de agua, que a su vez remansa la corriente y disminuye el espejo del agua.

La contaminación atmosférica por óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). Éstos reaccionan con el agua atmosférica para formar ion nitrato (NO₃^–) e ion sulfato (SO₄^2–) que una vez que alcanzan el suelo forman sales solubles.

El intenso verde del agua en el estuario del río Potomac es resultado de una densa floración de cianobacterias.

De esta manera se solubilizan los cationes del suelo, provocando el empobrecimiento del suelo en nutrientes. Esas sales (con los nutrientes quitados al suelo) son arrastradas fácilmente a los acuíferos y a los ríos, contaminándolos.

En estos últimos la importante incorporación de nutrientes así producida, puede dar lugar a un proceso de eutroficación. Ésta afectará finalmente también a los embalses, así como a los lagos o mares donde los ríos desemboquen.

La contaminación urbana. Los efluentes urbanos, si no hay depuración o ésta es sólo parcial, aportan nutrientes en dos formas:

• residuos orgánicos, que enriquecen en elementos previamente limitantes el ecosistema;

• residuos inorgánicos como el fosfato, empleado como emulgente en la fabricación de detergentes. Por esta razón las legislaciones modernas promueven la sustitución del fosfato en la fabricación de estos productos.

Lago eutroficado.

  Los detergentes después de ser utilizados en la limpieza doméstica e industrial son arrojados a las alcantarillas de las aguas residuales y se convierten en fuente de contaminación del agua.

Resumiendo:

Un medio (lago, río, etc.) eutrófico, es aquel rico en nutrientes que potencia un gran desarrollo de la vegetación y la degradación progresiva del ecosistema. Concepto opuesto a oligotrófico (aplícase a los volúmenes de agua dulce que son pobres en nutrientes vegetales, y, por tanto, improductivos. Son aguas claras que suelen estar poco oxigenadas).

La eutroficación de un curso o depósito de agua puede producirse de manera natural, pero las actividades humanas pueden acelerar en gran medida este proceso, por lo que lo más habitual es que un lago o río eutrófico esté sucio o contaminado.

El proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, de la materia orgánica de la basura, de los detergentes hechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos son un problema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas.

Crecimiento de vegetales, indicio de eutroficación.

Durante las épocas cálidas la sobrecarga de estos productos químicos, que sirven de nutrientes, generan el crecimiento acelerado de vegetales como algas , cianobacterias, lirios acuáticos y lenteja de agua, las cuales al morir y ser descompuestas por las bacterias aeróbicas provocan el agotamiento del oxígeno disuelto en la capa superficial de agua y causan la muerte de los diferentes tipos de organismos acuáticos que consumen oxígeno, en las aguas de los lagos y ríos.

Lago eutrófico es aquel de poca profundidad y poco contenido de oxígeno disuelto pero rico en materias nutritivas y materia orgánica.

El uso excesivo de los fertilizantes químicos en los campos agrícolas son fuente de contaminación de las corrientes freáticas y del agua de ríos y lagos, al ser arrastrados por el agua de riego y de lluvia.

La solución al proceso de eutroficación provocada a los lagos y aguas estancadas por el exceso de nutrientes es, a) el uso de métodos de prevención de la contaminación por fosfatos y nitratos o por exceso de nutrientes y b) métodos de control para limpiar las aguas lacustres con proceso de eutroficación.

Los embalses como ecosistemas eutróficos

Embalses: ecosistemas eutróficos.

Los embalses son ecosistemas eutróficos, ya que tanto por su carácter reciente como por el régimen de funcionamiento a que están sometidos, no tienen ni el tiempo ni las condiciones necesarias para evolucionar hacia sistemas oligotróficos.

Aunque las fluctuaciones ambientales de los embalses pueden tener un origen muy diferente, su efecto es muy limitado y se engloban en su mayoría dentro de los procesos de eutroficación.

La diversidad de causas que puede producir una eutroficación hace que no exista una componente geográfica demasiado clara en la manifestación de este carácter.

Así puede decirse de manera bastante generalizada que los embalses que se encuentran en zonas densamente pobladas o cercanas a la desembocadura del río son algo más eutróficos que los situados en áreas poco urbanizadas o cercanos al nacimiento del río.

El uso de abonos y de riegos frecuentes en la cuenca del río, aumenta la cantidad de fósforo en los sedimentos, como consecuencia en la represa se tiende a ver una evolución biológica acelerada. Por otra parte las aves migratorias que frecuentan las represas enriquecen el agua con sus deyecciones ricas en fósforo y nitrógeno que eutrofizan el embalse.

 Material extraido dehttp://www.profesorenlinea.cl/ecologiaambiente/Eutroficacion.html

Aire

El aire que respiramos

El aire que respiramos no es un compuesto químico, sino una mezcla de gases, formada en un 99,997% —por debajo de los 90 km de altitud sobre la superficie terrestre— por cinco componentes: nitrógeno (N2), oxígeno (02), argón (Ar), dióxido de carbono (C02) y vapor de agua.

De los cinco componente principales del aire, el nitrógeno, el oxígeno y el argón son considerados gases permanentes, porque su concentración no varía de forma sustancial en el tiempo, ya que tienen un periodo de permanencia muy grande (se consideran gases permanentes aquellos con una duración media de las moléculas en la atmósfera superior a 1 .000 años). La tabla siguiente recoge ¡a proporción en la que se hallan los distintos gases que componen el aire atmosférico en las proximidades del suelo, así como su tiempo de permanencia:

En las proporciones que figuran en el cuadro anterior, ninguno de los gases es considerado como contaminante, ya que forman parte de la composición natural del aire. Sin embargo, entre ellos aparecen muchos que, habitualmente, se identifican como contaminantes: el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno y de azufre o el propio ozono. Esto es así cuando su concentración en el aire supera sustancialmente la que corresponde al equilibrio natural de la atmósfera, de forma que, cuando éste se altera, hablamos de contaminantes atmosféricos.

El aire que respiramos, aun en su estado más puro, contienen también partículas sólidas y liquidas en suspensión, lo suficientemente pequeñas como para que su tiempo de permanencia en la atmósfera sea importante. Muchas de estas partículas, llamadas aerosoles, son emitidas por fuentes industriales o urbanas, aunque también pueden hallarse de forma natural en la atmósfera. Una parte de ellas procede de reacciones químicas entre los gases contaminantes.

El vapor de agua representa aproximadamente el 4% en volumen del aire situado cerca del suelo; es resultado de la evaporación de las aguas superficiales de océanos y mares y de la transpiración de las plantas. Sin embargo, su bajo peso molecular hace que sea transportado con relativa facilidad hacia arriba por las corrientes ascendentes, hasta una altura máxima de 10-12 km sobre la superficie terrestre, franja en la que la turbulencia es más efectiva. A alturas superiores la concentración de vapor de agua en el aire es prácticamente nula.

¿Podemos considerar al aire como un gas perfecto?

Si prescindimos del vapor de agua —dado su bajo tiempo de permanencia en la atmósfera (del orden de 10 días)—, de todos los gases que forman parte de la composición del aire en muy pequeña proporción y de las posibles impurezas presentes en el mismo, podemos hablar de aire seco o aire puro con una composición fija hasta alturas de 16 km:

— N2: 755,5 g/kg. aire seco.

—02: 231,4g/kg. aire seco.

— Ar: 13,1 g/kg. aire seco.

El hecho de que estos gases se hallen en unas condiciones de presión y temperatura muy alejadas de las críticas para cada uno de ellos, hace que podamos identificar el aire seco con un gas perfecto a la hora de describir la evolución térmica de la atmósfera. El efecto del vapor de agua en el aire es mínimo mientras no se den condiciones que favorezcan su condensación.

Evolución termodinámica del aire

La mezcla de los gases que componen el aire atmosférico es muy homogénea hasta niveles muy altos, debido a la agitación atmosférica. Esto quiere decir que los gases están perfectamente mezclados entre sí, algo que no ocurriría si no existiera turbulencia, ya que en este caso los gases más ligeros ascenderían más rápido que los más pesados y el aire que respiraríamos los seres vivos estaría formado casi en exclusiva por nitrógeno y oxígeno.

Una de las principales características de la atmósfera desde el punto de vista termodinámico es que la temperatura del aire desciende, en general, con la altura. No obstante, existen estratos en los que ocurre exactamente lo contrario; son las denominadas inversiones térmicas, que se caracterizan por una gran estabilidad que impide las corrientes verticales y los movimientos turbulentos (favorecen, por tanto, la concentración de contaminantes por debajo de ellas).

Aire frío y cálido. Su influencia en el comportamiento de la atmósfera: Una masa de aire frío es aquella que se halla a temperatura inferior que el suelo sobre el que se encuentra. Normalmente proviene de latitudes altas y. por tanto, según evoluciona hacia latitudes más bajas se va calentando. Se trata de una masa de aire inestable, en la que se desarrollan con facilidad corrientes verticales convectivas como resultado del calor que absorben del suelo, y también corrientes turbulentas. El efecto de estas corrientes es la dispersión por toda la masa de aire del vapor de agua y de las partículas de polvo procedentes del suelo. Por eso, las capas bajas de la atmósfera quedan limpias de impurezas y proporcionan una gran visibilidad.

Por el contrario, una masa de aire cálido posee mayor temperatura que el suelo sobre el que se halla, ya que normalmente procede de bajas latitudes y evoluciona hacia las más altas. Al estar el suelo más frío, las capas más bajas de la masa de aire se enfrían antes que las superiores, por lo que suele producirse una «inversión de tierra», es decir, una inversión térmica junto al suelo, en la que la temperatura del aire aumenta con la altura. Las corrientes verticales en estas capas, por tanto, quedan impedidas, lo que hace que se acumulen el vapor de agua y las partículas de polvo en la zona más próxima al suelo, dificultando la visibilidad.

En primavera ocurre que, aunque el aire no procede de latitudes frías, se comporta como una masa fría por efecto de la radiación solar, que empieza a ser cada vez más fuerte y hace que el suelo se caliente antes que el aire. Por eso suelen darse días muy claros y limpios en esta época del año. Por el contrario, las nieblas son características del otoño, debido al fenómeno opuesto: al decrecer la radiación solar, el suelo se enfría antes que el aire que se halla sobre él, por lo que éste se comporta como una masa cálida aunque no provenga de latitudes bajas. La inversión térmica que se produce hace que se acumule el vapor de agua, dando origen a la niebla.

Propiedades físicas del aire
• Expansión: Aumento de volumen de una masa de aire al verse reducida la presión ejercida por una fuerza o debido a la incorporación de calor.
• Contracción: Reducción de volumen del aire al verse presionado por una fuerza, pero este llega a un límite y el aire tiende a expandirse después de ese límite.
• Fluidez: Es el flujo de aire de un lugar de mayor a menor concentración sin gasto de energía.
• Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire a todos los cuerpos.
• Volumen: Es el espacio que ocupa el aire.
• Masa
• Densidad
Propiedades químicas del aire
Actualmente se conoce con bastante exactitud la composición del aire. Éstos pueden ser divididos en:
• Componentes fundamentales: nitrógeno (78,1%) y el oxígeno (20,9%).
• Componentes secundarios: gases nobles y dióxido de carbono (1%).
•Contaminantes: Monóxido de nitrógeno, ozono, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, amoníaco y monóxido de carbono.
• Componentes universales: agua (en sus 3 estados) y polvo atmosférico (humo, sal, arena fina, cenizas, esporas, polen, microorganismos, etc.). Las proporciones de vapor de agua varían según el punto geográfico de la tierra.
Las proporciones de estos gases se pueden considerar exactas más o menos a 25 km de altura.
¿La presión del aire aumenta con la temperatura?
El peso de los gases que componen la atmósfera  ejerce una presión (fuerza por unidad de superficie) sobre todos los objetos que se encuentran inmersos en ella.
Esta presión es directamente proporcional con la temperatura, es decir, a mayor presión, mayor temperatura y viceversa, porque al aumentar la temperatura las moléculas poseen mayor agitación térmica (se mueven más rápido; tienen mayor energía cinética) lo que se traduce en un mayor número de choques entre ellas y contra las paredes del recipiente, aumentando así la fuerza por unidad de superficie.

¿Por qué un globo inflado se “chupa” en un matraz que posee 200 ml de agua en ebullición?
El agua que está hirviendo está pasando del estado líquido al gaseoso.
Estas moléculas en forma de vapor de agua penetran en el interior del globo donde se hallan las moléculas de aire.
Como están a mayor temperatura que lo normal, el volumen del gas se encuentra dilatado, es decir, ha aumentado su volumen.
Sin embargo, cuando se enfría, los gases se contraen y disminuyen su volumen, provocando que el globo se “chupe”

¿Cómo se relaciona el aire con la presión interna y la externa?
La atmósfera es una capa de gases que rodea a nuestro planeta. Esta capa de gases está constituida por el aire, el cual, como ya se dijo anteriormente, es una mezcla de gases que ejerce  una presión sobre todos los objetos que se encuentran inmersos en ella, porque tiene peso.
Esta presión se llama Presión atmosférica y alcanza su máximo valor a nivel del mar: 1.033 kilogramos por centímetro cuadrado de superficie y disminuye a medida que se aleja del mar.
La presión atmosférica se expresa en la unidad de presión llamada atmósfera.
Las moléculas del aire se dilatan cuando el movimiento molecular aumenta, y se contraen cuando el movimiento disminuye.
La causa del movimiento molecular se debe a la temperatura. Todo esto se traduce en la presión interna entre las moléculas.

¿Ejerce el aire presión hacia arriba?
La presión es la fuerza que un cuerpo ejerce por cada unidad de superficie de apoyo. En el caso de la atmósfera, el cuerpo que ejerce la fuerza sobre la superficie terrestre es el aire, y como gas ejerce esa presión en todas direcciones, también hacia arriba.

Aire: factores que lo influyen
Tres son los factores que influyen en las variaciones del aire sobre la atmósfera: la temperatura, la presión atmosférica y la humedad.

La temperatura
El sol emite radiación, la cual se propaga por el espacio y llega finalmente a la Tierra.
Un porcentaje de la energía es absorbida por la tierra y esta, a su vez, la refleja y calienta las primeras capas de la atmósfera.
En este nivel, la presencia de CO2 y vapor de agua permiten mantener una temperatura adecuada en el aire, evitando que la energía se disperse a capas superiores.

Se deduce que la temperatura atmosférica corresponde al mayor o menor cantidad de calor que se transfiere a la atmósfera.
Factores
La temperatura es modificada por tres factores:
1. La latitud: siempre la temperatura del aire en la línea del Ecuador será mayor, ya que los rayos solares en este punto caen más perpendiculares y, por lo tanto, el grado de absorción por la tierra también es mayor. Desde este punto hacia los Polos, la temperatura disminuye, ya que los rayos solares llegan más inclinados.
2. La altitud: la temperatura de la atmósfera va disminuyendo a medida que se establece mayor distancia respecto de la tierra. Esto se debe al hecho de que las capas de la troposfera se van calentando desde lo más cercano a la tierra, hacia arriba. Por ejemplo, en la cima de una montaña, la temperatura siempre va a ser menor que en la base de ella.

3. Cercanía al mar: la temperatura atmosférica no sufre grandes variaciones, porque el agua se calienta y enfría más lentamente que la tierra.

La presión atmosférica
La presión atmosférica es otro de los elementos que influye en las características y condiciones del aire. Corresponde a la fuerza que ejerce el peso del aire sobre los cuerpos o superficies de la Tierra.
Los factores que modifican la presión son varios:
Altura: a mayor altura existe una menor presión. Esto se explica porque a mayor altura, existe una cantidad inferior de moléculas, es decir, el aire es menos denso. Por esta menor densidad, el peso del aire es menor, por lo tanto, allí la atmósfera ejerce menor presión. Un hecho común donde se puede detectar esta variación, es en la ebullición de los líquidos, a distinta altura. Por ejemplo: si se toma una cantidad de agua y se hierve en Santiago, esto demora un tiempo determinado; pero si la misma cantidad se hierve en una ciudad que está a 3.000 metros de altura, el tiempo será menor. Esto se basa en que en la ebullición de un líquido se debe lograr cierta presión y esta debe igualar o superar el valor de la presión atmosférica.

Temperatura: cada vez que las masas de aire se calientan por un aumento de la temperatura, se hacen menos densas y esto determina que el aire ascienda, provocando una disminución en la presión atmosférica. Este fenómeno provoca zonas de la atmósfera con mayor presión y otras de menor, generándose movimientos de aire, es decir, los vientos.

La humedad
Es el tercer factor que hace variar a la atmósfera. Corresponde a la cantidad de vapor de agua que existe en la atmósfera. La humedad del aire es variable y depende fundamentalmente del grado de evaporación de los océanos u otras fuentes de agua. Disminuye con las lluvias o precipitaciones.

La humedad del aire está relacionada con la temperatura. Si la temperatura es mayor, más humedad se retendrá en la atmósfera.
La humedad atmosférica es determinante para la cantidad y distribución de los seres vivos sobre la tierra.

¿Cómo está compuesto el aire?

El aire es una mezcla de gases 

Casi un 80% de las moléculas del aire son nitrógeno (exactamente un 78,1%) y aproximadamente un 21% lo constituye el oxígeno. Otros gases presentes en menores cantidades son el dióxido de carbono, (CO2) y los gases nobles como el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr) y xenón (Xe).

Componente		Concentración aproximada
Nitrógeno	(N)	78,03% en volumen
Oxígeno	(O)	20,99% en volumen
Dióxido de Carbono	(CO2)	0,03% en volumen
Argón	(Ar)	0,94% en volumen
Neón	(Ne)	0,00123% en volumen
Helio	(He)	0,0004% en volumen
Criptón	(Kr)	0,00005% en volumen
Xenón	(Xe)	0,000006% en volumen
Hidrógeno	(H)	0,01% en volumen
Metano	(CH4)	0,0002% en volumen
Óxido nitroso	(N2O)	0,00005% en volumen
Vapor de Agua	(H2O)	Variable
Ozono	(O3)	Variable
Partículas		Variable

Importancia de los principales gases del aire

La importancia de los principales gases del aire para el desarrollo de la vida son:

- Oxígeno  (O2): Molécula biatómica, es un gas incoloro. Es muy importante para todos los seres vivos, ya que permite que se realicen los siguientes procesos:

- Combustión, actua como comburente. Es decir, permite que en el transcurso de una reacción, al combinarse con otras sustancias denominadas combustibles, se produzca energía manifestada en forma de luz y calor.

- Oxidación. Corresponde a la unión de una sustancia con Oxígeno que ocurre  lentamente y el calor desarrollado se disipa. Así ocurre con los metales cuando quedan a la intemperie.

- Respiración. Es utilizado por plantas y animales en su proceso respiratorio. A través de la fotosíntesis se regenera para devolverlo a la atmósfera.

Por otro lado, el oxígeno atmosférico sustenta la vida de los organismos aeróbicos y, por el alto grado de naturalidad en la relación que tenemos con él, solemos no valorar su vital importancia. Esto cambia, sin embargo, cuando se presentan eventos de grave contaminación atmosférica, en especial en zonas urbanas con altos niveles de emisión gaseosa y con deficientes condiciones de ventilación producidas por la escasez de vientos, a lo que se suman factores climáticos agravantes, como el de inversión térmica.

Ejercicio de conexión con el clima y la química ambiental:

Averigua sobre las características del fenómeno de inversión térmica y elabora un breve informe sobre el tema.

Dióxido de Carbono

El dióxido de Carbono o anhídrido carbónico (CO2), molecula lineal y apolar, es otro gas que se recicla  a través de la fotosíntesis y la respiración. Es un producto derivado de reacciones de combustión completas de la materia orgánica. Se forma cuando la combustión se realiza en exceso de oxígeno (O2). Pertenece a la familia de compuestos inorgánicos binarios denominados óxidos ácidos. Se produce también en procesos biológicos, como la fermentación. Se utiliza en la gasificación de bebidas, como gas propulsor en los extintores y en otros aerosoles.

Nitrógeno

Es un gas cuya presencia en el aire permite disminuir la acción del Oxígeno en las combustiones, es decir, si el Oxígeno estuviera puro su acción sería mucho más intensa. El Nitrógeno atmosférico (N2) puede también ser fijado por ciertas bacterias para producir compuestos nitrogenados que fertilizan el suelo. En la industria se usa en la conservación de alimentos, y en medicina  para congelar tejidos y órganos vivos que pueden ser usados más tarde en investigación o en trasplantes.

Gases nobles

Estos gases, como el Argón (Ar), Helio (He) y Neón (Ne) son muy estables químicamente. Generalmente, el Neón es utilizado en alumbrados públicos y el Helio en los globos aerostáticos debido a su poder ascendente. El último exponente de la familia de los gases nobles, el Radón (Rn), es un gas radiactivo que se genera de manera natural en el subsuelo y se filtra al interior de las viviendas. Este es un importante factor de riesgo en la génesis del cáncer pulmonar y es particularmente alto en ciertas zonas geográficas que contienen elevadas concentraciones de minerales de uranio.

La atmósfera

El estudio de la atmósfera se realiza en la superficie de la tierra y en el espacio, utilizando aparatos de avanzada tecnología, instalados en los satélites artificiales. Estos estudios han dilucidado sus regiones y composición química. Investigaciones científicas han permitido establecer que la atmósfera no es homogénea, en ella se pueden reconocer varias regiones que se diferencian entre sí en algunas características, como la composición,  presión, temperatura y la densidad. Si consideramos la altura de la atmósfera con respecto a la superficie terrestre podemos identificar las siguientes regiones de menor a mayor altura:

Troposfera: Se encuentra en unión con la superficie terrestre  y posee aproximadamente el 80٪ de la masa total de la atmósfera en ella se producen el desarrollo de la vida y los fenómenos meteorológicos.

Estratosfera: Se identifica por la ausencia de vapor de agua y la presencia de la capa de ozono. 

Mesosfera: Es una capa de aire poco denso y frio, en lo que preponderan gases livianos.

Ionosfera o termosfera: Posee una densidad muy baja, en ella se absorben las radiaciones solares de menor longitud. 

Exosfera: Se compone de átomos de hidrógeno y de helio que escapan constantemente al espacio.