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LA ISOYETA DE 800 MM Víctor M. Ponce
Universidad Estatal de San Diego, California. EE.UU.
vponce@sdsu.edu, poncevm@gmail.com
Introducción
La precipitación terrestre media anual divide los parajes de la Tierra
en dos tipos: áridos y húmedos. Por un lado, el desierto de Atacama,
en el norte de Chile, es un desierto superárido, con una precipitación
media anual de 15 mm, efectivamente el lugar más seco de la Tierra.
Por otro lado, Mawsynram, en Meghalaya, en la
India oriental es un bosque superhúmedo, con una precipitación
media anual de
El agua existe en la superficie y el subsuelo de la Tierra
en diversos lugares y en cantidades variables, según la
estación y el clima, geología y geomorfología. El dióxido de carbono existe
en el aire en cantidades suficientes para satisfacer
las necesidades de la vegetación; su valor actual (febrero de 2024) es de
0,0412%, estando sujeto a un incremento
gradual y persistente debido al calentamiento global, al cual se le atribuye
un origen antropogénico.
El oxígeno existe en el aire en aproximadamente un 21%,
habiendo fluctuado en gran medida a lo largo del tiempo geológico.
El cuarto componente consiste de una variedad de elementos
químicos, normalmente en solución en el agua de los
poros del suelo; estos elementos, esenciales para
la vida, se denominan nutrientes.
Los requisitos fundamentales para la vida vegetal son:
(1) energía solar, fuente de toda actividad;
La sustancia más abundante en la biósfera es el agua (H2O).
Los océanos, casquetes polares, glaciares, lagos,
ríos, suelos y atmósfera contienen
1500 millones de kilómetros cúbicos de agua en una forma
u otra. Las inusuales propiedades físicas del agua le
confieren una química singular, la cual determina en gran medida
su importancia biológica
(Penman, 1970).
El agua tiene varias propiedades que facilitan y hacen posible la vida.
Las más importantes son (Ponce, 2021):
Cuando se somete a enfriamiento, la
contracción del agua se detiene a 4°C. A partir
de ese momento, hasta el punto de congelación,
el agua se expande, disminuyendo su densidad.
Por lo tanto, el agua más fría flota sobre el agua más caliente.
El mayor calor específico entre los líquidos, es decir, la cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de 1 kg de agua en 1°C.
La mayor tensión superficial de cualquier líquido, de modo
que el radio de curvatura de su menisco es mayor que
el de cualquier otro líquido. Cuanto mayor sea el radio de curvatura,
mayor será el contenido de agua.
Su constante dieléctrica es mayor que la de cualquier otra sustancia,
lo cual hace que el agua no sea químicamente pura en su estado normal.
El agua líquida es una solución iónica que siempre contiene algunos
iones de hidrógeno. La concentración de iones de hidrógeno se
expresa mediante la escala de pH, la cual varía entre 0 y 14.
Un pequeño momento dipolar, el cual mide la electronegatividad
de la estructura molecular del agua, permitiendo
que el agua disuelva casi cualquier sustancia.
Un potencial redox variable, definido como una medida de la afinidad de una
sustancia para perder o ganar electrones y, por tanto, oxidarse o reducirse,
respectivamente. En ambientes bien oxidados, el potencial redox
puede alcanzar hasta +800 mV, mientras que en ambientes extremadamente
reducidos puede alcanzar tan sólo -400 mV.
La ecología define la biósfera como el lugar de
interacción del hidrógeno, carbono, nitrógeno
y oxígeno. En la Tabla Periódica de los Elementos,
el hidrógeno, carbono, nitrógeno
y oxígeno. están numerados 1, 6, 7 y 8,
respectivamente. Si se amplia esta
lista para incluir fósforo (15) y azufre (16),
se tendrá una relación de seis de los dieciséis
elementos más ligeros, los cuales conforman el acrónimo
NCHOPS.
La biosfera se compone principalmente de dióxido de carbono (CO2)
y agua (H2O). El nitrógeno, un componente importante de las
proteínas, es sorprendentemente escaso, alrededor
del 0,5%. Cuando se queman, los
constituyentes de las cenizas biosféricas constituyen
aproximadamente el 1,2% del peso original. Los
elementos dominantes son el calcio, el potasio,
el silicio y el magnesio, todos con funciones bioquímicas importantes.
Los tres elementos principales de la biósfera,
oxígeno, carbono e hidrógeno, constituyen el 98,4%
en peso. El resto está representado por los
nutrientes. Encabeza la lista el nitrógeno,
seguido del calcio, potasio, silicio, magnesio,
azufre, aluminio, fósforo, cloro, hierro,
manganeso y sodio.
Obsérvese que la biósfera es a la vez húmeda y carbonácea.
Una sola clase de compuestos, el formaldehído (CH2O) y sus polímeros,
constituye más del 98% del peso total. De acuerdo a Deevey (1970),
la fórmula empírica de la materia viva es
H2960O1480C1480N16P1.8S.
En resumen, observamos las siguientes conclusiones sobre la composición de la biosfera:
A principios de 2024, la población mundial alcanzó los
8 mil millones. El género
humano está distribuido en todos los
continentes y climas del mundo.
El 62% de la población mundial vive en
regiones húmedas, con una precipitación media anual superior a 800 mm;
el resto, el 38%, vive en regiones áridas, con menos de 800 mm (Klinger y Ryan, 2022).
También se documenta que el 70% de la población (27% semiárida + 43% subhúmeda)
vive en los lugares comprendidos por
las isoyetas de 400 y 1600 mm. Concluimos
que los seres humanos, en general, tienen una ligera preferencia por
las regiones húmedas. Aproximadamente seis de cada diez personas viven en regiones húmedas.
El razonamiento anterior se relaciona con la cantidad de humedad ambiental.
Constituye una valoración correcta de la realidad del clima, al menos en
lo que a cantidad de agua se refiere.
Obsérvese que tanto el agua como los nutrientes son necesarios para el buen
funcionamiento de la biósfera. Ésta necesita agua en
cantidades específicas y nutrientes de diversos tipos.
Una isoyeta es una curva que muestra "igual precipitación"
en unidades de profundidad, generalmente en milímetros.
En la hidrología de aguas superficiales, la curva de isoyetas,
o simplemente "isoyeta", se utiliza normalmente
para representar la precipitación media anual, en mm/año.
La isoyeta de
Las regiones áridas generalmente tienen menos agua y humedad y,
por lo tanto, presentan suelos relativamente no lixiviados.
Cuanto más árida sea la región, es probable de que existan más
nutrientes, tanto en cantidad como en calidad, en el perfil
del suelo. Por el contrario, las regiones
húmedas tienen más agua y humedad, y en el tiempo
geológico se ha producido una considerable lixiviación
del suelo. Cuanto más húmeda es la región, más probable
es que los suelos carezcan de una gran cantidad de nutrientes.
Esta realidad ambiental ha sido ampliamente documentada
La humanidad se enfrenta a este dilema:
Cuanto más árida es la región, menos agua hay; por otro lado, cuanto
más húmeda es la región, menos nutrientes hay.
Se necesitan tanto cantidades adecuadas de agua como nutrientes
para el correcto funcionamiento de la biosfera.
Una región bastante más seca que lo óptimo
(por ejemplo, menos de 400 mm) tendrá un buen suministro
de nutrientes de todo tipo, incluidos los que son
muy necesarios para la vegetación (entre ellos,
potasio y magnesio), y aquéllos que tal vez no sean
necesarios en las cantidades en las que están presentes
(particularmente sodio y calcio). Por lo tanto, habrá que desperdiciar
estos últimos, creando un problema de eliminación de
sales residuales que, en la mayoría de los casos,
resulta ser bastante onerosa. Al respecto, es necesario recalcar que las
sociedades deben ser capaces de asumir el costo
de la disposición adecuada de las sales residuales producidas por
la irrigación (ASCE Manual 71, 2012; Ponce, 2023).
Por el contrario, una región bastante más húmeda
que lo óptimo (por ejemplo, más de 1600 mm) tendrá
un suministro de agua garantizado, pero los
nutrientes pueden faltar en cantidad y calidad,
una situación que claramente no es del todo adecuada
para la productividad de la agricultura.
Concluimos que una región en o cerca de la
isoyeta de 800 mm es aquélla en la cual el suministro
tanto de agua como de nutrientes es probable que sea óptimo;
por lo tanto, es una región más adecuada
para el bienestar y el progreso de la especie humana.
Las consideraciones anteriores no infieren que deban
evitarse las regiones fuera del rango de
Se ha demostrado que tanto el agua como los nutrientes
son necesarios para el funcionamiento adecuado de la
biósfera. Los climas globales suelen clasificarse
en términos generales en:
En conclusión, la vida cerca de la isoyeta de
800 mm puede ser en general más saludable
para la vida humana, y ciertamente más sostenible.
Se reducirá la cantidad de insectos y
otras plagas, al mismo tiempo que se reducirá
la necesidad de tener que disponer de sales
residuales adicionales. Cabe anotar que estas últimas se
producen por la percibida necesidad de irrigar las tierras
áridas para satisfacer la creciente demanda
de alimentos.
American Society of Civil Engineers, 2012. Agricultural Salinity Assessment and Management. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No. 71.
Deevey, E. S. 1970. Mineral Cycles.
Klinger, B. A., and S. J. Ryan. 2022. Population distribution within the human climate niche.
PLOS Climate, 1(11).
L'vovich, M. I. 1979. World water resources and their future.
American Geophysical Union, Washington, D.C.
Penman, H. L. The Water Cycle.
Ponce, V. M. 1988. Ultimate sediment concentration. Proceedings,
National Conference on Hydraulic Engineering,
Ponce, V. M., R. P. Pandey, y S. Ercan. 2000.
Characterization of drought across climatic spectrum.
Ponce, V. M. 2021.
Las propiedades del agua.
Artículo en línea. https://ponce.sdsu.edu/propiedades_del_agua.html
Ponce, V. M. 2023.
Is the irrigation of arid lands a double-edged sword?
Artículo en línea. |
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