Ciclo Del Hidrógeno: Dónde Ocurre, Fases Y Función en la Tierra

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El agua contiene hidrógeno y oxígeno, que es esencial para todos los procesos vivos. Es utilizada en todos los procesos de la vida y por todos los seres humanos, siendo fundamental en todo sentido y en todo momento.

¿Dónde Ocurre?

El ciclo del agua no tiene un punto de partida, pero comenzaremos en los océanos, ya que es donde existe la mayor parte del agua de la Tierra. El sol, es básico y fundamental, pues al impulsar el ciclo del agua, calienta a esta en los océanos. Una parte se evapora como vapor en el aire; se agrega una cantidad de humedad relativamente menor a medida que el hielo y la nieve se subliman directamente del estado sólido al vapor.

Las corrientes de aire en ascenso llevan el vapor hacia la atmósfera, junto con el agua de la evapotranspiración, que es agua transpirada de las plantas y se evapora del suelo. El vapor se eleva en el aire donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes.

Los paquetes de nieve en climas más cálidos a menudo se descongelan y derriten cuando llega la primavera, y el agua derretida fluye por tierra cuando la nieve se derrite.

Una porción de la escorrentía ingresa a los ríos en los valles del paisaje, con un flujo de agua que se mueve hacia los océanos. La escorrentía y la filtración de agua subterránea se acumulan y se almacenan como agua dulce en lagos.

Sin embargo, no toda la escorrentía fluye hacia los ríos. Algunas infiltraciones permanecen cerca de la superficie terrestre y pueden volver a filtrarse en cuerpos de agua superficial (y el océano) como descarga de agua subterránea, y algunas aguas subterráneas encuentran aberturas en la superficie terrestre y emergen como manantiales de agua dulce.

Sin embargo, las raíces de las plantas absorben más agua subterránea para terminar como evapotranspiración de las hojas. Sin embargo, con el tiempo, toda esta agua sigue moviéndose, algo para volver a entrar en el océano, donde el ciclo del agua “termina”… Vaya, quiero decir, dónde “comienza”.

El agua es fundamental para cada uno de los seres vivos

Importancia del ciclo del hidrógeno

El agua es la base de todos los procesos vivos. Así, la mayoría de los animales terrestres necesitan un suministro de agua dulce para sobrevivir. Sin embargo, al examinar los almacenes de agua en la Tierra, el 97.5 por ciento es agua salada no potable del agua restante, el 99 por ciento está bajo tierra como agua o hielo.

 Muchos seres vivos, como las plantas, los animales y los hongos, dependen de la pequeña cantidad de agua dulce de la superficie, cuya falta puede tener efectos masivos en la dinámica del ecosistema. El ciclo del agua es extremadamente importante para la dinámica del ecosistema. El agua tiene una gran influencia en el clima y, por lo tanto, en los entornos de los ecosistemas, algunos ubicados en partes distantes de la Tierra.

La mayor parte del agua en la Tierra se almacena durante largos períodos en los océanos, bajo tierra y como hielo.  El tiempo de residencia es una medida del tiempo promedio que una molécula de agua individual permanece en un reservorio en particular. Una gran cantidad de agua de la Tierra está bloqueada en estos reservorios como hielo, debajo de la tierra y en el océano, y, por lo tanto, no está disponible para ciclos de corta duración (solo el agua de la superficie puede evaporarse).

 -Cómo llega a nuestro cuerpo

El agua es un componente esencial de la vida, moviéndose constantemente en un ciclo hidrológico que fluye en un bucle continuo por encima, a través e incluso por debajo de la superficie de la Tierra. Pero el agua también se está moviendo constantemente a través de otro ciclo, el ciclo del agua humana, que alimenta nuestros hogares, hidrata nuestros cuerpos, riega nuestros cultivos y procesa nuestros desechos. La estrecha conexión entre el agua, los alimentos y la energía los hace dependientes unos de otros.

Nuestra creciente necesidad de estos tres recursos vitales nos obliga a repensar cómo administramos y usamos nuestro suministro de agua. La National Science Foundation (NSF) se unió a NBC Learn, el brazo educativo de NBC News, para lanzar una serie de videos en cuatro partes, el “Ciclo del agua humana”, que explora la conexión entre el agua, los alimentos y la energía.

El agua potable segura y limpia es una necesidad humana fundamental. Orlando Coronell, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, está desarrollando una tecnología de membrana mejorada para purificar el agua potable de manera más efectiva y eficiente.

 -Cómo llega a las plantas

 Las plantas utilizan parte del agua para su propio metabolismo, y el agua que se encuentra en los tejidos de las plantas puede penetrar en los cuerpos de los animales cuando se las comen.

Sin embargo, la mayor parte del agua que entra en el cuerpo de una planta se perderá de vuelta a la atmósfera en un proceso llamado transpiración. En la transpiración, el agua entra a través de las raíces, viaja hacia arriba a través de tubos vasculares hechos de células muertas, y se evapora a través de poros llamados estomas que se encuentran en las hojas.

El agua no es absorbida por las raíces de las plantas, puede filtrarse hacia el subsuelo y la roca, formando agua subterránea. El agua subterránea es agua que se encuentra en los poros entre las partículas de arena y grava o en las grietas de las rocas, y es un importante reservorio de agua dulce.

Las aguas subterráneas poco profundas fluyen lentamente a través de los poros y las fisuras y pueden eventualmente encontrar su camino hacia un arroyo o lago, donde pueden volver a formar parte de las aguas superficiales.

El agua es vida. Es de suma importancia para todos los seres humanos y para su desarrollo

Algunas aguas subterráneas se encuentran en lo profundo de la roca y pueden permanecer allí durante milenios. Los reservorios de agua subterránea, o acuíferos, son generalmente la fuente de agua potable o de riego que se extrae a través de pozos. Hoy en día, muchos acuíferos se están consumiendo más rápido de lo que son renovados por el agua que desciende desde arriba.

Fases del ciclo del hidrógeno

Condensación

La condensación es el proceso donde el vapor de agua se convierte en líquido y forma nubes. La condensación se produce cuando el aire enfría el vapor de agua hasta que alcanza su punto de saturación. Una vez que el agua llega a este punto y se convierte en líquido, libera toda la energía que utilizó para llegar a un estado gaseoso. Las gotas de lluvia se forman cuando el vapor de agua entra en contacto con el polvo que flota.

El aire. Debido a la polaridad del agua, las partículas de polvo que se mueven en el aire se adhieren a más y más moléculas de agua hasta que se forma una gota de lluvia. La partícula más común en las nubes es una sal marina que es un ion al que el agua puede unirse.

La condensación forma nubes, rocío y niebla. Una nube es una masa de agua o gotas de hielo suspendidas en el aire. Las nubes son muy importantes porque transportan agua desde diferentes lugares. El movimiento de las nubes sobre un océano hacia la tierra se llama transporte. La niebla es un ejemplo de una nube que ha ocurrido cerca del suelo. El rocío se forma a medida que el vapor de agua presente en el aire se condensa.

Transpiración

Aunque algunas definiciones de evapotranspiración incluyen la evaporación de cuerpos de aguas superficiales, como lagos e incluso el océano, la evapotranspiración se define como el agua perdida a la atmósfera desde la superficie del suelo y la transpiración del agua subterránea por las plantas a través de sus hojas.

Se estima que alrededor del 10 por ciento de la humedad que se encuentra en la atmósfera es liberada por las plantas a través de la transpiración.

La transpiración de las plantas es un proceso invisible, ya que el agua se está evaporando de las superficies de las hojas, no se sale y se ven las hojas “respirando”. Durante una temporada de crecimiento, una hoja transpirará muchas veces más agua que su propio peso. Un gran roble puede transpirar 40,000 galones (151,000 litros) por año.

Factores atmosféricos que afectan la transpiración

  • Disponibilidad de humedad del suelo:cuando falta humedad, las plantas pueden comenzar a envejecer (envejecimiento prematuro, lo que puede ocasionar la pérdida de la hoja) y transpirar menos agua.
  • Tipo de planta: Las plantas transpiran el agua a diferentes velocidades

Precipitación

Es la conexión principal en el ciclo del agua que proporciona el suministro de agua atmosférica a la Tierra. La mayoría de las precipitaciones caen como lluvia.

Las nubes que flotan en lo alto contienen vapor de agua y gotitas de nubes, que son pequeñas gotas de agua condensada.

El agua se evapora y se condensa continuamente en el cielo.  La mayor parte del agua condensada en las nubes no cae como precipitación porque su velocidad de caída no es lo suficientemente grande como para superar las corrientes ascendentes que soportan las nubes.

Para que ocurra la precipitación, primero se deben condensar pequeñas gotas de agua en partículas de polvo, sal o humo aún más pequeñas, que actúan como un núcleo.

Las gotas de agua pueden crecer como resultado de la condensación adicional de vapor de agua cuando las partículas chocan. Si se producen suficientes colisiones para producir una gota con una velocidad de caída que exceda la velocidad de la corriente ascendente de la nube, entonces caerá fuera de la nube como precipitación. Esta no es una tarea trivial, ya que se requieren millones de gotas de nube para producir una sola gota de lluvia.

Flujo de corriente: el movimiento del agua en un canal natural, como un río.

El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés) utiliza el término “flujo de corriente” para referirse a la cantidad de agua que fluye en un río. Aunque USGS usualmente usa el término “corriente” cuando se habla de cuerpos de agua que fluyen, en estas páginas usaremos “ríos” con más frecuencia para describir arroyos, arroyos y ríos que fluyen, ya que es probablemente con lo que está más familiarizado.

Importancia de los ríos.

Los ríos son invaluables no solo para las personas, sino para la vida en todas partes. Los ríos no solo son un gran lugar para que la gente (y sus perros) jueguen, sino que la gente usa el agua del río para el suministro de agua potable y agua de riego, para producir electricidad, para eliminar los desechos (con suerte, pero no siempre, los desechos tratados), para transportar mercancías, y para obtener alimentos.

Los ríos son, de hecho, los principales paisajes acuáticos para toda clase de plantas y animales. Los ríos incluso ayudan a mantener los acuíferos subterráneos llenos de agua descargando el agua hacia abajo a través de sus cauces. Y, ya hemos mencionado que los océanos permanecen llenos de agua porque los ríos y la escorrentía los refrescan continuamente.

Cuencas y ríos

Al observar la ubicación de los ríos y también la cantidad de flujo en los ríos, el concepto clave que se debe conocer es la “cuenca” del río. ¿Qué es una cuenca? Fácil, si estás parado en el suelo en este momento, solo mira hacia abajo. Estás de pie, y todos están de pie, en una cuenca. Una cuenca hidrográfica es el área de tierra donde toda el agua que cae en ella y se drena se va al mismo lugar.

Las cuencas pueden ser tan pequeñas como una huella en el lodo o lo suficientemente grandes como para abarcar toda la tierra que drena el agua hacia el río Mississippi, donde ingresa al Golfo de México. Cuencas más pequeñas están contenidas en cuencas más grandes. Todo depende del punto de salida: toda la tierra sobre la cual drena el agua que fluye hacia el punto de salida es la cuenca hidrográfica para esa ubicación de salida.

Almacenamiento de agua dulce: agua dulce existente en la superficie de la Tierra

Una parte del ciclo del agua que obviamente es esencial para toda la vida en la Tierra es el agua dulce que existe en la superficie terrestre. Solo pregúntale a tu vecino, una planta de tomate, una trucha o ese molesto mosquito.

El agua superficial incluye los arroyos (de todos los tamaños, desde ríos grandes hasta pequeños arroyos), estanques, lagos, embalses (lagos artificiales) y humedales de agua dulce. La definición de agua dulce es agua que contiene menos de 1,000 miligramos por litro de sólidos disueltos, la mayoría de las veces sal.

La cantidad de agua en nuestros ríos y lagos siempre está cambiando debido a las entradas y salidas. Las entradas a estos cuerpos de agua serán por precipitación, escorrentía terrestre, filtraciones de aguas subterráneas o entradas de afluentes.

Los humanos también participan, ya que las personas hacen un gran uso del agua de la superficie desviada para sus necesidades.

Por lo tanto, la cantidad y la ubicación de las aguas superficiales cambian con el tiempo y el espacio, ya sea de forma natural o con ayuda humana. Ciertamente, durante la última era glacial, cuando los glaciares y las mochilas de nieve cubrían mucha más superficie terrestre que hoy, la vida en la Tierra tuvo que adaptarse a condiciones hidrológicas diferentes a las que tuvieron lugar antes y después.

Y el diseño del paisaje ciertamente fue diferente antes y después de la última glaciación que influyó en el diseño topográfico de muchos cuerpos de aguas superficiales en la actualidad. Los glaciares son lo que hizo a los Grandes Lagos no solo “grandes”, sino también un enorme almacén de agua dulce.

El ciclo del hidrógeno es vital dentro de todo el proceso del agua en el planeta

El agua superficial mantiene la vida en movimiento

El agua en la superficie de la tierra realmente sostiene la vida, y esto es tan cierto hoy como lo fue hace millones de años. Estoy seguro de que los dinosaurios celebraron sus reuniones en el abrevadero local hace 100 millones de años, tal como lo hacen hoy los antílopes en África. Y, dado que el agua subterránea es suministrada por la percolación descendente del agua de la superficie, incluso los acuíferos son felices por el agua en la superficie de la Tierra.

Podría pensar que los peces que viven en los océanos salinos no se ven afectados por el agua dulce, pero, sin el agua dulce para reponer los océanos, eventualmente se evaporarán y se volverán demasiado salinos para que incluso los peces sobrevivan.

El agua dulce utilizable es relativamente escasa

El agua dulce representa solo alrededor del tres por ciento de toda el agua en la Tierra y los lagos de agua dulce y los pantanos representan solo el 0.29 por ciento del agua dulce de la Tierra.  Otro veinte por ciento se almacena en los Grandes Lagos (Huron, Michigan y Superior).Los ríos poseen sólo alrededor del 0,006 por ciento del total de las reservas de agua dulce. ¡Puedes ver que la vida en la Tierra sobrevive en lo que esencialmente es solo una “gota en el cubo” del suministro total de agua de la Tierra!

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