Subsistemas físicos del ambiente, Atmósfera e hidrosfera

1. Ecología
Parte física del ambiente

2. Biosfera
 La biósfera, (del griego bios = vida, sphaira, esfera) es la capa del planeta Tierra en
donde se desarrolla la vida.
 La capa incluye alturas utilizadas por algunas aves en sus vuelos, de hasta diez
kilómetros sobre el nivel del mar y las profundidades marinas
 La biósfera se compone de la litósfera (rocas), hidrósfera (agua), y atmósfera (aire), mas
lo organismos vivos
 La hipótesis de Gaia es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se
postula que la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma,
afectando al entorno. 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. Gaia se
comportaría como un sistema auto-regulador (que tiende al equilibrio). La teoría fue
ideada por el químico James Lovelock en 1969 (aunque publicada en 1979

3. Atmosfera
 La atmósfera es la capa de gas que rodea a la tierra . Los gases resultan atraídos por la gravedad, y se
mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es la adecuada.
 La altura de la atmósfera de la Tierra es de más de 100 km, aunque más de la mitad de su masa se
concentra en los seis primeros kilómetros y el 75 % en los primeros 11 km de altura desde la
superficie planetaria. La masa de la atmósfera es de 5,1 x 1018 kg.
 La atmósfera protege la vida de la Tierra, absorbiendo en la capa de ozono parte de la radiación
solar ultravioleta, y reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la noche, y actuando
como escudo protector contra los meteoritos.
 Casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del
75 % en la troposfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta
el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un
solo gas.

4. La composición de la atmósfera
 Nitrógeno: constituye el 78 % del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno,
de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias.
 Oxígeno: representa el 21 % del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula
es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para respirar.
 Otros gases: del resto de los gases de la atmósfera, el más abundante es el argón (Ar), que contribuye en 0,9 % al
volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con ninguna sustancia.
 Dióxido de carbono: está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que
su fórmula es CO2. Representa el 0,03 % del volumen del aire y participa en procesos muy importantes. Las plantas lo
necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas, muy
por detrás del vapor de agua, ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a mantener la temperatura
atmosférica dentro de unos valores que permiten la vida.
 Ozono: es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres
átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno
atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.
 Vapor de agua: se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes.
 Partículas sólidas y líquidas: en el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo,
el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los
vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se
encuentra en las nubes.

5. Composición química aproximada
Elemento Cantidad
Nitrógeno 78.08% (N2)
Oxígeno 20.95% (O2)
Argón 0.93 % (Ar)
Dióxido de carbono 400 ppmv (CO2)
Neón 18.2 ppmv (Ne)
Hidrógeno 5.5 ppmv (H)
Helio 5.24 ppmv (He)
Metano 1.72 ppmv (CH4)
Kriptón 1 ppmv (Kr)
Óxido nitroso 0.31 ppmv (N2O)
Xenón 0.08 ppmv (Xe)
Monóxido de carbono 0.05 ppmv (CO)
Ozono 0.03 – 0.02 ppmv (variable) (O3)
Clorofluorocarburos 0.3 – 0.2 ppbv (variable) (CFC)
Vapor de agua
1 % (variable)
No computable para el aire seco.

6. Capas de la Atmosfera

7. Elementos del clima
 Temperatura atmosférica: Se refiere al grado de calor específico del aire en un lugar y momento
determinados. La temperatura de la atmósfera es función de la mayor o menor insolación o radiación
solar. Esta insolación depende de dos tipos de factores:
 Factores planetarios: el movimiento de rotación terrestre (que origina el día y la noche, con las diferencias
térmicas que ello conlleva) y el movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol, que da origen a las
estaciones (épocas de mayor o menor exposición de la radiación solar debido a la inclinación del eje
terrestre con respecto a la eclíptica u órbita terrestre).
 Factores geográficos. Son aquellos que dependen de las condiciones específicas del lugar con respecto a
las características térmicas del aire en dicho lugar. Son: la latitud (que explica la mayor o menor radiación
solar en función de la inclinación del eje terrestre a lo largo del año); la altitud, que da origen a la
diferenciación térmica de la atmósfera dando origen a lo que se conoce como pisos térmicos, aspecto
fundamental en el estudio del clima; la mayor o menor distancia al mar que afecta la mayor o menor
oscilación o amplitud térmica del aire, respectivamente; la orientación del relieve de acuerdo a la insolación
(vertientes o laderas de solana, más cálidas, y de umbría, más frías, ambas consideradas a una altitud y
latitud equivalentes) y las corrientes marinas, que proporcionan una forma muy importante de trasladar
calor de la zona intertropical a las zonas templadas y polares, haciendo más suave el clima en estas últimas
zonas geoastronómicas.
 Estos cinco factores no afectan solamente a la temperatura atmosférica, sino también al resto de los elementos del clima:
la presión atmosférica, los vientos, la humedad y las precipitaciones.

8. Elementos del clima
 Presión atmosférica: Es la presión que ejerce el peso de las masas de aire en todas
direcciones, además, varía con la altitud y con la temperatura.
 Viento: Es el movimiento de masas de aire de acuerdo con las diferencias de presión
atmosférica. En sentido general, el viento es el vehículo por el medio del cual se
realiza el transporte de energía en el seno de la atmósfera y, por lo tanto, ayuda a
distribuir más equitativamente esa energía. El viento constituye un elemento
fundamental en el ciclo hidrológico que, a su vez, resulta imprescindible para
sustentar la vida en la Tierra.
 Humedad: Se denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor
presente en la atmósfera. El agua está presente en todos los cuerpos vivos, ya sean
animales o vegetales, y esa presencia es de gran importancia para la vida.
 Precipitación: Es cualquier forma de hidrometeoro procedente del agua atmosférica
en forma de nubes y cae a la superficie terrestre por medio de las precipitaciones
(lluvia, nieve, granizo, etc.).

9. Nubes
 Una nube es un hidrometeoro que consiste en una masa visible formada por cristales
de nieve o gotas de agua microscópicas suspendidas en la atmósfera. Las nubes
dispersan toda la luz visible y por eso se ven blancas. Sin embargo, a veces son
demasiado gruesas o densas como para que la luz las atraviese, cuando esto ocurre la
coloración se torna gris o incluso negra. Considerando que las nubes son gotas de agua
sobre polvo atmosférico y dependiendo de algunos factores las gotas pueden
convertirse en lluvia, granizo o nieve. Las nubes son un aerosol formado por agua
evaporada principalmente de los océanos
 Las nubes se observan a simple vista y se clasifican según un sistema internacional
creado a comienzos del siglo XIX por Luke Howard, químico y meteorólogo inglés que
las dividió en cuatro grandes categorías:
 cirros, que son penachos elevados y en forma de escobilla, compuestos por cristales de hielo;
 estratos, extensas capas nubosas que traen, con frecuencia, lluvia continua;
 nimbos, nubes capaces de formar precipitaciones;
 cúmulos, nubes hinchadas de base plana que cruzan en cielo de verano.

10. Géneros
 Cúmulos/cumuliformes
(Género Cúmulus):
nubes de desarrollo
vertical, forma
redondeada (de días
soleados)
 Estratos/estratiformes
(Géneros Stratus, Altostr
atus, Cirrostratus, Nimbo
stratus): son nubes
horizontales grises con
aspecto de vuelo
 Nimbos/cumulonimbifor
mes (Nimbus,
Género Cumulonimbus):
nubes capaces de
formar precipitaciones
(Nube de tormenta)
 Cirros/cirriformes
(Género Cirrus): nubes
blancas muy elevadas y
de aspecto fibroso.

11. Géneros
 Hay también una
categoría secundaria de
cúmulos con desarrollo
vertical limitado que se
forma en rollos u
ondulaciones.
 Estratocúmulos/stratocum
uliform
(Géneros Stratocumulus, A
ltocúmulus, Cirrocúmulus)
 La mayoría pero no todos
los géneros se puede
dividir en especies,
algunas de las cuales se
puede subdividir en
variedades. Nubes
accesorias son
formaciones especiales a
veces consideradas como
un género o especie en
particular.

12. Factores que determinan el clima
 Latitud
 Altitud
 Distancia al mar
 Corrientes oceánicas
 Orientación del relieve
 Dirección de los vientos planetarios y estacionales

16. Hidrosfera
 La hidrosfera o hidrósfera (del prefijo hidro-, este del prefijo griego ὑδρο- [pico], ‘agua’, y del griego σφαῖρα
[sfaira], ‘esfera’) describe en las ciencias de la Tierra el sistema material constituido por el agua que se encuentra
sobre y bajo la superficie de la Tierra.
 Los picos incluyen los océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, y el hielo . La Tierra es el único planeta del
Sistema Solar en el que está presente de manera continuada el agua, que cubre aproximadamente cuatro terceras
partes de la superficie terrestre, con una profundidad promedio de 3,5 km, lo que representa el 97 % del total de
agua del planeta. El agua dulce representa 3 % del total y de esta cantidad aproximadamente 98 % está
congelada, de allí que solo se tenga acceso al 0,06 % de toda el agua del planeta. El agua migra de unos depósitos
a otros por procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto ciclo del agua.
 La presencia del agua en la superficie terrestre es el resultado de la desgasificación del manto, que está
compuesto por rocas que contienen en disolución sólida cierta cantidad de sustancias volátiles, de las que el agua
es la más importante. El agua del manto se escapa a través de procesos volcánicos e hidrotermales. El manto
recupera gracias a la subducción una parte del agua que pierde a través del vulcanismo.
 En los niveles superiores de la atmósfera la radiación solar provoca la fotólisis del agua, rompiendo
sus moléculas y dando lugar a la producción de hidrógeno (H) que termina, dado su bajo peso atómico, por
perderse en el espacio. A la larga el enfriamiento del planeta debería dar lugar al final del vulcanismo y la tectónica
de placas conduciendo, al asociarse con el fenómeno anterior, a la progresiva desaparición de la hidrosfera.

17. El agua del planeta
 El agua que conforma la hidrosfera se reparte entre varios depósitos naturales que en orden de mayor a menor volumen
son:
 Los océanos, que cubren dos tercios de la superficie terrestre con una profundidad típica de 3000 a 5000 metros.
 Los glaciares que cubren parte de la superficie continental. Sobre todo los dos casquetes glaciares de Groenlandia y
la Antártida, pero también glaciares de montaña y volcán, de menor extensión y espesor, en todas las latitudes.
 Las banquisas, capas de hielo marino flotante de entre 1 y 20 metros de espesor.
 La escorrentía superficial, un sistema muy dinámico formado por ríos y lagos.
 El agua subterránea, que se encuentra embebida en rocas porosas de manera más o menos universal.
 En la atmósfera en forma de vapor de agua y nubes.
 En la biosfera, formando parte de plantas, animales y seres humanos.
 El contenido total de agua del planeta se estima en 1400 trillones de litros, aproximadamente 1,4×1021 kg. La mayor parte,
un 97,23 %, la almacenan los océanos y los casquetes polares un 2,15 %; los acuíferos, la verdadera reserva para el
hombre, un 0,61 %. Los lagos encierran el 0,009 %, mientras que la cifra desciende en los mares interiores a un 0,008 %. La
humedad del suelo acumula el 0,005 % la atmósfera el 0,001 % y los ríos tan solo 0,0001 % del total. Esta cantidad ha
estado circulando siempre por la Tierra, originando y conservando la vida en ella. Disponemos actualmente de la misma
cantidad de la que disfrutaban los dinosaurios hace 65 millones de años.

19. El agua del planeta
Recursos hídricos Volumen en km³ Porcentaje
Agua en los océanos 1 370 323 000 93,96 %
Aguas subterráneas
60 000 000
4 000 000
4,12 %
Aguas interiores,
incluyendo glaciares
24 000 000 1,65 %
En lagos de agua dulce y
saladade los cuales, en
los embalses
280 0005 000 0,019 %
Humedad del suelo 85 000 0,006 %
Agua en la atmósfera 14 000 0,001 %
Agua en los ríos 1 200
0,0001 %
Agua en los ríos 1 200
0,0001 %
Agua en los ríos 1 200
0,0001 %
total de agua en la
hidrosfera
1 454 193 000 100 %

20. Composición química del agua de mar
(en peso y para una salinidad del 35 %)
Elemento ppm
Hidrógeno 110 000
Sodio 10 800
Cloro 19 400
Magnesio 1290
Azufre 904
Potasio 392
Calcio 411
Bromo 67,3

22. Hidrografía
 La hidrografía es una rama de las ciencias de la Tierra que consiste en la
descripción y el estudio sistemático de los cuerpos de agua planetarios,
especialmente de los recursos hídricos continentales. Por su campo de
estudio, la hidrografía se vincula con otras ciencias, en particular con
la geología, la hidrología y la climatología.
 En el estudio de las aguas continentales, las características hidrográficas
importantes de los ríos son: caudal, cuenca, vertiente
hidrográfica, cauce o lecho, régimen fluvial, dinámica
fluvial, erosión, sedimentación fluvial, tipos de valles y pendientes.

23. Caudal
 caudal ecológico, referida a un río o a cualquier otro cauce de agua corriente,
es una expresión que puede definirse como el agua necesaria para preservar
los valores ecológicos en el cauce del mismo, como:
 los hábitats naturales que cobijan una riqueza de flora y fauna,
 las funciones ambientales como dilución de polutantes o contaminantes,
 amortiguación de los extremos climatológicos e hidrológicos,
 preservación del paisaje.
 Todo proyecto que conlleve la derivación de agua de cauces hídricos naturales
(agua potable, riego, hidroeléctricas, etc.), deben considerar la conservación
del caudal ecológico aguas abajo de las obras, para evitar la alteración de
los corredores ecológicos constituidos por estos cauces hídricos.

24. Cauce
 El cauce o lecho fluvial es la parte de un valle por donde discurren
las aguas en su curso: es el confín físico normal de un flujo de agua, siendo
sus confines laterales las riberas.
 El lecho menor, aparente o normal, es aquel por el cual discurre agua
incluso durante el verano (de ahí que algunos le den el
nombre permanente). El lecho mayor o llanura de inundación, que
contiene al primero, sólo es invadido por el curso de las crecidas y, en
general, durante la estación anual en que el caudal aumenta y cuyo
periodo depende, por su duración y por la época del año en que se sitúa,
del régimen propio de cada río.
 La naturaleza de cualquier lecho fluvial es siempre una función de
la dinámica del flujo y de los materiales geológicos locales que pueden
influenciar a dicho flujo. PDC

25. Aprovechamiento
 Usos agrícolas: irrigación (riego).
 Navegación fluvial: canalización, establecimiento de puertos fluviales, entre otros.
 Generación de energía hidroeléctrica: en represas y saltos naturales o artificiales.
 Piscicultura y pesca fluviales: aprovechamiento de los recursos pesqueros.
 Creación de estanques y lagunas para la piscicultura.
 Repoblación con especies piscícolas, autóctonas (nativas) o alóctonas (procedentes de otros lugares).
 Parques recreativos y turísticos:
 Balnearios fluviales.
 Natación.
 Deportes náuticos, etc.
 Usos en minería: la mayoría de los cauces de los ríos poseen gran riqueza de minerales. En los materiales que
arrastran y depositan las corrientes de los ríos es posible encontrar:
 Metales como oro y plata, aislados (pepitas) o abundantes .
 Materiales utilizables en construcción, tales como gravas y arenas.