Indice

Prlogo Introduccin Sequa en un mundo de agua Captulo 1. El agua y la vida Captulo 2. Historia geolgica del agua Captulo 3. El ciclo del agua Captulo 4. Las sequas y los nuevos desiertos Captulo 5. Las aguas subterrneas Captulo 6. Las aguas subterrneas en una cuenca de altura: el Valle de Toluca Captulo 7. Agua y relieve Capitulo 8. El uso humano del agua y su impacto sobre los sistemas naturales Captulo 9. Un ejemplo de contaminacin de aguas superficiales: el curso alto del ro Lerma, Mxico Captulo 10. La agricultura de riego Captulo 11. Abastecimiento de agua potable para pequeas comunidades rurales Captulo 12. El agua y las ciudades Captulo 13. Las aguas residuales: saneamiento y reuso Captulo 14. Reutilizacin de aguas residuales en Mxico Captulo 15. El agua y la cultura Captulo 16. Economa de los recursos naturales: la visin ortodoxa Captulo 17. La economa ecolgica: el enfoque entrpico Captulo 18. Gestin hdrica y conflictos Conclusin. Somos agua Bibliografa Acerca de la portada. La Clanchana

PrlogoLa disponibilidad de agua adecuada y suficiente es un problema que est afectando crecientemente las sociedades humanas contemporneas. Si bien son los pases ridos o semiridos quienes estn sufriendo la carencia o mala calidad del agua en forma ms aguda, igualmente las zonas ms hmedas pueden experimentar problemas de insuficiencia o contaminacin de sus caudales hdricos. Al aumentar la intensidad de las actividades sociales inapropiadas se acelera el deterioro del ambiente planetario y cada vez resulta ms difcil obtener agua utilizable para el consumo humano.

Existe un problema de carga demogrfica, lmites de poblacin que no es posible exceder sin perjudicar en forma irreversible los recursos. An ms grave que el exceso de seres humanos, son los modos de pensar y sentir que se han impuesto en las sociedades sobredimensionadas del presente. En ellas hay dos tipos de actitudes frente al agua, ambas inapropiadas. Por un lado se la despoja de valor. El agua es un bien desechable y contaminable, accesible con slo abrir una llave o accionar una bomba, recipiente que se presume indestructible e inalterable, para deshacerse de todos los residuos sociales. Por otro lado, se trata de darle valor mercantil, transformarla en una mercadera sometida a las reglas irreales de un mundo financiero incoherente e injusto. En los hechos, el verdadero valor del agua est en su papel esencial para el desarrollo de la vida, en su insustituibilidad, en su carcter irreemplazable y nico. Somos hijas e hijos del agua, de ella venimos y al fin, en ella se disolvern nuestras molculas. Un nuevo enfoque de los problemas hdricos va a tener que empezar por all, en el reconocimiento de este valor fundamental, apuntando a una revisin paradigmtica de nuestra relacin con todas las aguas del planeta. A esta visin bsica de respeto y consideracin, hay que agregar la necesidad de desarrollar un profundo conocimiento de sus propiedades y dinmica. Ello tambin es importante. Se necesita saber cada vez ms acerca del funcionamiento de cuerpos hdricos y sistemas. Fue con el fin de ayudar a descifrar y conocer este mundo de agua y las sequas y contaminaciones que lo afligen, que nos lanzamos a la tarea de preparar este trabajo. Estamos conscientes que es imposible abarcar una problemtica tan vasta en los confines de las portadas de un libro. De todos modos, hemos procurado combinar los diversos aspectos del tema hdrico para dar una idea de la complejidad de los problemas, y de la necesidad imperiosa de no continuar subestimndolos. Si bien esta obra fue escrita en Mxico y utiliza con mayor frecuencia ejemplos mexicanos, est inspirado en situaciones que han tenido o tienen lugar en muchas partes del mundo y explora cuestiones genricas diversas con posible aplicacin histrica y global. Algunas de ellas fueron obtenidas a travs de los proyectos de investigacin apoyados por el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (CIID) de Canad durante el perodo 1985-1996. Adems de los quince captulos generales el libro incluye cuatro investigaciones multidisciplinarias especficas sobre temas que se consideraron representativos, que fueron realizados en el Centro Interamericano de Recursos del Agua de la Universidad Autnoma del Estado de Mxico y versan sobre diversos problemas del agua en la Repblica Mexicana. Esperamos que este esfuerzo, que en realidad es una bsqueda, pueda proporcionar algunos elementos tiles para encontrar las mejores formas de manejar el agua, que en realidad es una forma de manejarnos nosotros mismos. Los editores

Introduccin SequaVivimos en un mundo de agua

en un mundo de agua

Es el nico planeta conocido que est cubierto de una capa acuosa lquida. Ocanos, ros, lagos, humedales, nubes, la mayor parte de sus rasgos superficiales estn constituidos por agua. La vida misma, cuya presencia es intrnseca de La Tierra, se forma, desarrolla y existe merced a la presencia de este lquido imprescindible. Desde el espacio o desde las profundidades de su envoltura gaseosa, ste es un mundo de agua. Sin embargo, a pesar de la abundancia global, los seres humanos estamos teniendo problemas de escasez de agua, cada vez ms frecuentes, cada vez ms intensos, cada vez ms devastadores. Las sociedades contemporneas estn sufriendo una nueva sequa global, y ella no se debe ni a la falta de lluvias, ni al menor caudal anual de los ros, ni a la ausencia de acuferos. Por el contrario, los estudios climticos muestran una tendencia promedial al incremento de las lluvias. Los flujos fluviales se han vuelto ms irregulares pero no han disminuido. Y el balance total del agua subterrnea tampoco ha cambiado significativamente. Muchos cientficos piensan que el mundo se est haciendo ms hmedo, y que debido al efecto invernadero, estn aumentando la evaporacin, la cobertura nubosa, y por ende, las precipitaciones. Paradjicamente, en ese marco de creciente pluviosidad, las sociedades estn teniendo problemas con el lquido vital: la sequa en el mundo del agua. Si bien el agua existe, no est donde se la necesita. Y cuando se la encuentra, su calidad degradada la hace inutilizable. Las regiones semiridas estn cada vez ms secas. Todava llegan las masas de aire de procedencia ocenica, cargadas de humedad, pero la ausencia de cobertura vegetal ha reducido la evapotranspiracin, y por lo tanto, disminuy la formacin de las nubes potencialmente productoras de lluvia durante los perodos de sequedad. Al calentarse los mares se acelera el motor climtico generando sistemas ms numerosos e intensos, que intensifican los procesos erosivos y las inundaciones catastrficas. Al mismo tiempo se desecan los suelos y desaparece la hmeda pelcula de vida que sirve de apoyo a las plantas y animales. Incesantemente se desarrollan nuevos eriales cada da. Los episodios de sequa se extienden ms y ms en el tiempo. Los agricultores y criadores de ganados, que desde tiempos antiguos produjeron los alimentos que nutrieron a pueblos y ciudades, estn pasando a ser los habitantes empobrecidos de los nuevos desiertos, que slo originan polvo y migrantes hambrientos. Mientras los antiguos paisajes hmedos se secan en las zonas rurales, las grandes ciudades se dedican a vaciar o degradar los ros, los lagos y los acuferos. Las aguas son desviadas, acumuladas, desparejamente distribuidas y pesadamente contaminadas por los monstruos urbanos que no cesan de crecer. Se ha generado una concentracin patolgica de la demanda y por ende no hay suficientes recursos para satisfacerla. Precisamente, son esas mismas zonas urbanas las que ms degradan el recurso. No slo consumen mucha agua, sino que adems la devuelven a los sistemas naturales en malas condiciones. Las sociedades contemporneas estn alienadas. Los humanos ya no se sienten parte del ambiente. El agua, base de la vida, de los ecosistemas, de los ciclos naturales terrestres, ha pasado a ser, tan slo un recurso. Y un recurso devaluado.

Al secar los lagos, ros y acuferos estamos secando nuestras propias vidas. Al degradar el agua, estamos contaminando el futuro. La sequa que estamos creando es voluntaria. El Mundo de Agua est an aqu, con nosotros. Si aprendemos a comprenderlo y respetarlo, todava podremos sumergirnos en l para vivir plenamente en el futuro.

Captulo 1 El

agua y la vida"El Agua es el primer principio para lavar impurezas y hacer crecer la vidaFundamento de la religin de los Templos de Agua o Agama Thirta de la isla de Bali1.

El agua lquida en el universo El agua lquida no es una substancia comn en el cosmos. Si bien sus elementos constituyentes, el hidrgeno y el oxgeno, son abundantes, y sus combinaciones bajo la forma de agua slida, el hielo, o gaseosa, el vapor de agua, tambin lo son, el agua lquida slo es estable en condiciones restringidas de temperatura y presin. El hidrgeno es el gas ms abundante del universo, probablemente constituye 99% de toda su materia. El oxgeno, si bien es mucho menos comn, representa gran parte de la corteza slida de los planetas conocidos. Cuarenta y cinco por ciento de la masa y noventa por ciento del volumen de las rocas terrestres es oxgeno y se le encuentra en proporciones parecidas en las cortezas slidas de La Luna, Marte, Venus y otros astros del sistema solar. Ello no quiere decir que las atmsferas planetarias sean ricas en oxgeno libre. Por el contrario, debido a su actividad qumica, este gas se combina con otros elementos formando mltiples compuestos (xidos, sales oxigenadas y por supuesto agua). Los minerales ms comunes de las rocas terrestres (feldespato y cuarzo) contienen una proporcin elevada de tomos de oxgeno2. Tambin presentan altos porcentajes de este elemento los carbonatos3 y sulfatos4: El dixido de carbono (CO2) y el agua (H2O), los compuestos fundamentales de la vida, estn igualmente basados en l. Con la nica excepcin de La Tierra, las atmsferas planetarias conocidas no contienen oxgeno libre. En nuestro caso, su presencia se debe a la actividad biolgica. En ese sentido, La Tierra posee una doble anomala, la importante proporcin de oxgeno (bajo la forma molecular diatmica: O2) y el rol central de la vida como fenmeno determinante de su dinmica fsico-qumica. Una tercera anomala, que es en cierto modo la causa de las anteriores, es la abundancia del agua en estado lquido, generalmente localizada a lo largo del contacto entre la litosfera y la atmsfera. La Tierra es el nico planeta conocido con una hidrosfera bien desarrollada en contacto con la envoltura gaseosa de su atmsfera.

No hay vida sin agua La presencia generalizada de agua lquida en nuestro planeta ha permitido la implantacin y desarrollo de los procesos vitales, cosa que no ha sido, hasta ahora, identificado en ningn otro astro.

La vida est intrnsecamente relacionada con el agua. El ADN, gigantesca molcula que constituye la base de todos los organismos conocidos, requiere, para su metabolismo y reproduccin, estar en contacto con una solucin acuosa de caractersticas apropiadas. La mayora de los organismos viven en el agua, y los que no lo hacen, llevan consigo su propio microambiente acuoso. En resumen, en este mundo, la vida no puede existir sin agua lquida. Recprocamente, en los lugares en donde hay agua lquida, se dan las condiciones para el desarrollo de los procesos vitales. No sabemos si hay grandes volmenes de agua en estado lquido en otros planetas. Tal vez haya agua subterrnea (acuferos) en Marte o La Luna y hay indicios de ocanos de agua cubiertos por una espesa capa congelada en algunas de las lunas de Jpiter5. Dadas las temperaturas y condiciones de presin extremadamente bajas de estos astros, no es muy probable que se hayan desarrollado procesos vitales generalizados y mucho menos una situacin biosfrica como la que existe en La Tierra. En nuestro planeta, la vida adenica6 ha colonizado prcticamente todos los ambientes acuticos. Hay organismos vivos en las hirvientes emanaciones hidrotermales del fondo de los ocanos, en las gotas de agua condensadas de las nubes troposfricas y en las aguas de fusin de los inlandsis antrtico y groenlands. An en las regiones ms secas, donde la humedad atmosfrica no excede nunca 20 o 30%, como ciertas zonas del Sahara en Africa o el Rub al Khali de Arabia, existen numerosas formas de vida adaptadas a esa situacin (p. ej. plantas freatfitas, invertebrados, reptiles, mamferos, microorganismos variados) que transportan sus soluciones acuosas protegidas de la sequedad exterior por membranas, cscaras, pieles, costras u otros materiales aislantes. Esta colonizacin generalizada del medio acuoso lquido hace difcil diferenciar el agua de la vida. De all que podamos afirmar que, en La Tierra, el agua lquida y la vida constituyen un complejo inseparable.

La vida es informacin Como sealbamos antes, la vida se basa en la molcula del ADN, en donde estn contenidas las instrucciones para el desarrollo de las actividades metablicas vitales y la reproduccin de los organismos. El ADN presenta una flexibilidad informacional que le permite reproducirse superando en cada nueva generacin los inconvenientes funcionales de las generaciones pasadas: una propiedad que podemos llamar: adaptabilidad. El ADN es una molcula muy larga, que se enrolla en el interior de los microorganismos y ncleos celulares. Su dimensin longitudinal es cientos de miles de veces mayor que la transversal. La longitud del ADN de cada clula humana es de 2 metros. Si se sumara la longitud del ADN de todas las clulas de una sola persona (1013) se podra rodear la circunferencia terrestre 500,000 veces.

El genoma humano contiene 3,400 millones de bytes de informacin, por lo que se puede estimar la informacin gentica de todas las clulas de un solo individuo de la especie en ms de 1024. Los dems organismos complejos poseen masas de informacin anlogas. Incluso las especies ms simples, como las bacterias, tienen varios millones de bytes en su cdigo gentico. Estas cifras permiten aquilatar el inconmensurable volumen de informacin contenido en los entes vivos. En un cm3 de agua suelen pulular de miles de organismos (por ejemplo protozoarios, bacterias, virus) con varios millones de bytes de informacin cada uno. En una sola gota de agua, por lo tanto, hay millones de unidades de informacin. Si pensamos en el volumen total de agua que existe en la superficie del planeta (superior a los 2,000 millones de quilmetros cbicos) podremos vislumbrar la apabullante cantidad de informacin que est contenida en la hidrosfera terrestre. Por esa razn, a la afirmacin anterior de que el agua es vida, podemos agregar que la vida es informacin, y que por lo tanto, el agua es informacin.

La qumica del agua El agua est constituida por molculas simples formadas por un tomo de oxgeno y dos de hidrgeno. El oxgeno es un tomo relativamente grande (radio inico: 1.40 7) con ocho protones en su ncleo (nmero atmico: 8) y ocho electrones en dos niveles orbitales. En el primer nivel orbital hay dos electrones que es su mxima capacidad y por tanto est colmatado. El segundo nivel contiene seis electrones cuando el tomo se encuentra en estado neutro. Como la capacidad del nivel es de ocho, pueden alojarse dos electrones ms, en cuyo caso el tomo se carga negativamente en dos unidades (-2). Por su parte, el hidrgeno es un tomo muy pequeo que en estado neutro est formado por un protn y un electrn. En estado inico (o sea, al perder el electrn y cargarse positivamente), su radio disminuye considerablemente hasta alcanzar la dimensin de un protn. En ese estado el catin H es miles de veces menor que el anin O. Cuando se combina con el oxgeno, su radio inico puede ser considerado negativo (-0.38 ). Debido al enorme tamao relativo del oxgeno y a la pequesima dimensin del ncleo de hidrgeno, la molcula de agua es, aproximadamente, del mismo tamao que el tomo de oxgeno (radio inico: 1.55 ). Los dos iones H quedan sumergidos en la nube electrnica (principalmente controlada por el ncleo del oxgeno) dando lugar a una configuracin tetradrica. En dicha estructura, el ncleo del oxgeno ocupa el centro del tetraedro, los dos ncleos (protones) de hidrgeno ocupan dos vrtices y las nubes de carga negativa, los vrtices restantes (Gerstein y Levitt, 1998). El ngulo entre los dos enlaces O-H es de 105, ligeramente menores que los 109.5 de un tetraedro perfecto. Debido a la ubicacin del tomo de oxgeno y la nube electrnica que lo rodea (con carga dbil negativa) en una direccin, y los dos tomos de hidrgeno (con carga dbil positiva), en direccin opuesta, la molcula de agua asume caractersticas polares.

Dos molculas de agua contiguas tienden a atraerse enlazando el extremo positivo de una molcula con el negativo de la otra. Este enlace es habitualmente denominado enlace hidrgeno. Cada molcula de agua puede formar (y normalmente lo hace) cuatro enlaces-hidrgeno con otras tantas molculas de agua vecinas. Dos de esos enlaces son entre sus hidrgenos y los tomos de oxgeno de otras dos molculas de agua, y los otros dos entre su tomo de oxgeno y dos tomos de hidrgeno de otras molculas cercanas8. A diferencia de los cristales de hielo, que tienen una perfecta geometra tetradrica, el agua lquida tiene una geometra bastante irregular. Las molculas de agua forman enlaces-hidrgeno entre s, pero tambin pueden formarlos con otras molculas polares, como cidos, sales, azcares y varias regiones moleculares de las protenas y en el propio ADN. Estas sustancias que se combinan polarmente con el agua y/o disuelven en ella son denominadas hidrfilas. En cambio, las molculas no-polares (como las grasas), que no forman enlaces hidrgeno con el agua, ni se disuelven en ella, son denominadas hidrfobas. Las protenas y el ADN son molculas que contienen a la vez componentes hidrfobos e hidrfilos enlazados en largas cadenas tridimensionales. En stas, los elementos hidrfilos se localizan en la superficie, donde pueden interactuar con el agua, mientras que los hidrfobos permanecen en las zonas ms profundas de la estructura, lejos del agua. De esa forma estos componentes parecen actuar como factores de estabilidad estructural, frente al rol ms dinmico de la porcin superficial hidrfila. Cualquier clula contiene por lo menos varios miles de millones de molculas de agua. Es en esa enorme cantidad de unidades moleculares que tienen lugar los procesos biolgicos. El agua es un componente integral del ADN. Los primeros modelos que se intentaron de la molcula del ADN en el vaco fracasaron debido a que las fuerzas repulsivas existentes entre los grupos fosfatados, cargados negativamente, daban lugar a la fractura casi inmediata de la molcula (en esas condiciones, su estabilidad no supera los 50 picosegundos). Modelos ulteriores9, en los que se incluyeron molculas de agua alrededor y dentro de las anfractuosidades del ADN, permitieron una mayor estabilizacin de la estructura en doble hlice (hasta 500 picosegundos). En investigaciones ms recientes se pudo comprobar que las molculas de agua puedan interactuar con todos los elementos superficiales de la doble hlice, incluyendo los pares de bases que constituyen el cdigo gentico. Se ha comprobado adems que las molculas de agua no pueden penetrar en profundidad, y por tanto no llegan hasta la estructura central constituida por elementos hidrfobos. En la superficie de las protenas existen entrantes estrechas en donde las molculas de agua enlazadas tienen dificultad para introducirse. Es en estos surcos que se produce la interaccin entre las enzimas y las molculas ligantes. Otros estudios recientes han permitido constatar que la configuracin de las molculas de agua en un sitio activo imita la geometra y estructura de la molcula ligante propiamente dicha.

Esta capacidad de imitacin de otras molculas que tiene el agua es probablemente la base fsica de la homeopata, disciplina medicinal alternativa que se basa en el tratamiento de enfermedades mediante el uso de sustancias extremadamente diluidas en agua. En las preparaciones homeopticas se hace desaparecer el soluto casi completamente, quedando solamente el agua. A pesar de ello, en algunas de ellas parece conservarse, de algn modo, la memoria de la sustancia que ha estado disuelta. Estos procesos son poco conocidos a nivel analtico e impugnados en el mundo acadmico. Sin embargo existe una prolongada utilizacin emprica en muchas partes del mundo que es indicativa de la existencia de estas propiedades.

El agua genera informacin El agua no slo contiene informacin, sino que, al fluir por encima y a travs de la corteza, va generando sus propias huellas en los materiales slidos con los que entra en contacto. En su movimiento produce micro-relieves negativos que luego pueden ser utilizados por el agua misma en circunstancias ulteriores. Cuando llueve sobre un suelo desprotegido, las primeras gotas producen un barnizado que impermeabiliza la superficie del terreno. Debido a ello las gotas subsiguientes no pueden infiltrarse y comienzan a escurrir ladera abajo. En las cimas el volumen de agua es pequeo, pero a medida que corre hacia las zonas ms bajas, el caudal aumenta, debido a la tendencia del agua a concentrarse en las zonas ms deprimidas. Esta concentracin facilita su efecto erosivo, crendose surcos de profundidad variable, que son los rastros del recorrido del agua en su camino hacia los valles. Cuando cesa la lluvia, el paisaje conserva las marcas del flujo hdrico a modo de registro de los episodios pluviales ocurridos. Si las nuevas lluvias demoran mucho, o son muy espordicas, estos registros pueden ser borrados por la vegetacin, las pisadas de los animales o capas de depsitos elicos, como las dunas o el loess. En muchos casos, los surcos producidos por el agua sobreviven, y al llover nuevamente, el agua profundiza an ms los antiguos canales, asegurando que las prximas precipitaciones continuarn fluyendo a travs de dichos cauces. La informacin contenida en el drenaje es utilizada y acentuada por el agua que corre en su camino a los valles y mares. En ese sentido, ste constituye una compleja memoria morfolgica de la historia hdrica de los paisajes. Del mismo modo que el agua genera rasgos geomorfolgicos superficiales legibles por los sucesivos eventos hdricos, tambin introduce modificaciones en las formaciones geolgicas a travs de las cuales circula en forma subterrnea. As, ciertas zonas de mayor permeabilidad pueden verla aumentada an ms, debido a la disolucin y arrastre de sales u otras sustancias que oficiaban de obstculo al flujo subterrneo. En zonas de fisuras, el paso continuo de agua puede producir un ensanchamiento de las mismas, aumentando an ms su permeabilidad, el caudal y la capacidad de disolucin.

A partir de un cierto ancho de los sistemas de oquedades y fracturas, la velocidad del flujo empieza a tener efectos mecnicos sobre las paredes, techo y piso de los conductos, acelerando el proceso. Las huellas geolgicas del flujo subterrneo anterior condicionan el flujo futuro. Para el conocimiento de las historias hdricas locales, es importante saber leer e interpretar estos cdigos, tanto superficiales como subterrneos. Estos no son registros separados, sino complementarios, reflejando no slo los fenmenos del sitio, sino tambin las interrelaciones entre los dos dominios (superficial y subterrneo). Ejemplos de ello son los manantiales (zonas de descarga de los acuferos) y las dolinas y cenotes (zonas de recarga) (ver captulos 5 y 7).

Somos dependientes del agua Los seres humanos, como todos los dems organismos vivos, somos absolutamente dependientes del agua. Nuestros sistemas fisiolgicos necesitan un medio acuoso, tanto para las actividades metablicas como las reproductoras celulares y especficas. El cuerpo humano es en s una compleja solucin acuosa protegida en forma parcial por la piel y otros elementos protectores. El agua es el medio necesario para la ingestin, digestin y absorcin de los alimentos, para la circulacin del oxgeno de la respiracin dirigido a las clulas y para la evacuacin de los productos residuales de la actividad celular, tanto los gaseosos (por ejemplo el CO2), como los lquidos y slidos. Pero el agua no slo se requiere para el desarrollo de los procesos metablicos internos y de reproduccin celular. Su presencia es tambin indispensable para que sobrevivan las plantas y otros animales que sirven de alimentacin y sustento a las sociedades humanas. Por esa razn, a medida que se formaron las culturas humanas, el agua fue un elemento central de las mismas. As, los seres humanos desarrollaron comportamientos que tenan en cuenta en forma principal, la presencia del agua y sus ciclos: la evaporacin, las nubes, las lluvias, el consumo vegetal y animal de agua, los manantiales, los humedales, los ros, los lagos y finalmente los ocanos. En cierto modo, se pueden caracterizar las culturas humanas de acuerdo a la forma como conciben y tratan los diferentes componentes y fases del ciclo hdrico (ver captulo 15). Estas creencias y comportamientos han sido y son elementos esenciales definitorios de las culturas humanas a lo largo de la historia. Referencias1. Lansing, J. Stephen, 1987, Religion and irrigation in Bali; American Anthropology, p. 89, 1987. 2. La proporcin de tomos de oxgeno en los feldespatos (Si (2,3) Al (1,2) K, Na, O8) es 8/13 y en el cuarzo (SiO2) es 2/3. 3. Sobre todo carbonatos de calcio, magnesio y potasio (Ca, Mg, K1-2, C03).

4. Sulfatos de calcio, sodio, potasio y magnesio (SO3 Ca, Na, K, Mg (1,2)). 5. Sobre todo en el satlite joviano llamado Europa (no confundir con el continente), y tal vez en algunas otras lunas de Jpiter como Ganmedes y Calisto. 6. Neologismo a partir del ADN 7. 1 (angstrom) =10-10 8. Para redactar esta seccin nos hemos basado sobre todo en el trabajo de Mark Gerstein y Michael Levitt titulado Simulating water and the molecules of life en Scientific American, Noviembre de 1998, pg. 100-105. 9. Por ejemplo, el modelo realizado por Levitt y Miriam Hirshberg del National Institute for Medical Research en Londres a fines de la dcada de 1980.

Captulo 2 Historia

geolgica del agua

Que inapropiado es llamar a este planeta Tierra, cuando es obvio que es Ocano.Arthur C. Clarke

El origen del agua terrestre es un tema sujeto a especulaciones. No se ha encontrado an agua lquida en ningn otro astro conocido. Slo se han observado indicios muy antiguos (varios miles de millones de aos) de que alguna vez existi en Marte y, tal vez, en el interior de los satlites mayores de los grandes planetas1. Todos estos cuerpos celestes son hoy muy fros, con atmsferas de baja densidad2, y no existen las condiciones fsicas, en sus superficies, para que el agua lquida pueda subsistir3. En varios astros del sistema solar, existe el agua bajo la forma de hielo y de vapor (aunque esto ltimo en mucho menor grado y solamente cuando las temperaturas son relativamente elevadas, generalmente en las cercanas del sol). Pero en las condiciones glidas del espacio interplanetario exterior, la mayor parte del agua slo se da en estado slido. Se sabe que hay hielo de agua en los cuerpos planetarios ms alejados del sistema, por ejemplo, en Plutn, en Tritn (un satlite de Neptuno), y en la mayora de los cometas. Los cometas son pequeos cuerpos celestes (con dimensiones que rara vez superan unos pocos quilmetros o decenas de quilmetros) constituidos por una mezcla de hielo y rocas. Los hielos cometarios estn formados de elementos y compuestos livianos, como el nitrgeno, el CO2 y agua. A medida que se acercan al sol, estos hielos se subliman en gases despidiendo chorros de partculas que, empujados por el viento solar dan lugar a la coma y la cauda del cometa4. La importancia de los cometas radica en su nmero. Aparentemente hay millones, tal vez billones, en las postrimeras ms alejadas del sistema. Seran en cierto modo los remanentes de muchos billones ms que existieron en los primeros tiempos de la formacin del sistema solar. La mayora de los antiguos cometas fueron atrapados por los planetas, cayeron en sus superficies, y contribuyeron a formar sus masas actuales. No sabemos cuantos cometas u otros cuerpos anlogos (por ejemplo asteroides y meteoritos) fueron necesarios para formar la Tierra, o si haba un ncleo inicial preexistente que cre las condiciones gravitacionales para que cayeran los microastros. S sabemos que hubo un bombardeo prolongado e intenso durante largo tiempo que se expresa claramente en los crteres visibles sobre las superficies de la Luna, Mercurio y otros astros del sistema. Los astrnomos llaman gardening a ese proceso. En la Tierra, las cicatrices de ese bombardeo desaparecieron debido a la accin de los agentes atmosfricos.

De todas maneras, los aportes traidos por los billones de cometas, asteroides y meteoritos se fueron incorporando a la masa terrestre. Ellos incluan considerables volmenes de nitrgeno, CO2 y H2O. El CO2 se liber bajo forma gaseosa y constituy por mucho tiempo la base principal de la atmsfera. Ms tarde fue removido por los organismos vivos y sepultado en los sedimentos bajo la forma de carbonatos, carbones e hidrocarburos. El nitrgeno tambin se incorpor a la atmsfera, representando el segundo gas en volumen de la misma. Al fijarse el CO2 su proporcin relativa aument y hoy constituye el 78% de la composicin media del aire. El agua, en cambio, en las condiciones de presin de la superficie terrestre, tiene un punto de ebullicin relativamente elevado (alrededor de los 100C) y por ende permaneci en estado lquido constituyendo la hidrosfera. La mayor parte del agua lquida se acumul en las depresiones de la corteza, generando los ocanos, y el resto se infiltr dentro de las formaciones rocosas o se congel en las zonas ms fras cercanas a los polos o montaas elevadas. Las aguas ocenicas quedaron expuestas a la radiacin solar dando lugar a procesos de evaporacin generalizados a lo largo de su superficie de contacto con la atmsfera. El calentamiento del agua y de las superficies continentales provoc fenmenos de conveccin de las capas troposfricas inferiores, elevando el vapor de agua hasta los niveles de condensacin, formando nubes. La circulacin atmosfrica producida por las diferencias de temperatura empuja las nubes hacia los continentes, donde una parte del agua cae bajo la forma de lluvia. Este proceso, que nos resulta tan familiar, es el producto de las condiciones trmicas y de presin atmosfrica particulares de La Tierra, que permiten que la mayor parte del agua se encuentre en estado lquido y que se desarrollen fenmenos de evaporacin y condensacin, con formacin de nubes y su posterior precipitacin. En los hechos, esta dinmica se estableci simultneamente con el desarrollo de la vida. Al principio, los mares fueron colonizados por innumerables organismos, que ms tarde se extendieron a los cuerpos de agua continentales y, finalmente, al resto de los ambientes subareos. El ciclo hdrico fue profundamente influenciado por la vida. Los organismos modificaron las propiedades fsico-qumicas de las aguas en donde vivan. No hay parmetro hidrolgico que no se haya visto modificado por la presencia de seres vivos en el agua: el albedo (reflectividad), la tensin superficial, la viscosidad, la turbidez, los tenores en sales y en gases disueltos y la composicin qumica, entre otros. Debido a la complejidad del proceso, es muy difcil reconstruir las secuencias de eventos que dieron lugar a la evolucin planetaria, y en particular a los cambios en el mbito hidrosfrico. El registro geolgico nos presenta una informacin fragmentaria. Las dimensiones y forma de los ocanos cambiaron. Hubo pocas en que parte del agua permaneci congelada en las zonas ms fras (pocas glaciares) descendiendo el nivel y extensin de los ocanos, y otras en que todo el hielo se fundi subiendo el mar a sus niveles mximos5. Las formas de los continentes, y por ende de las cubetas ocenicas tambin variaron. Algunos continentes se dividieron, los fragmentos, as formados, migraron lentamente y, en ciertos casos, se fusionaron con otros fragmentos dando lugar a nuevas masas continentales de contornos diferentes. Concomitantemente, cambiaron de forma los ocanos. Algunas depresiones ocenicas, como el ocano Atlntico, se establecieron en tiempos geolgicos

relativamente recientes (hace unos 100 millones de aos). Otros son mucho ms antiguos, como por ejemplo, el ocano Pacfico, cuya gnesis es incierta. Durante los miles de millones de aos transcurridos, las aguas ocenicas recibieron enormes volmenes de sales, hasta estabilizarse en forma relativa en la composicin actual. Parte de estas sales fueron inmovilizadas y sepultadas en el fondo del mar por mucho tiempo. Algunas reaparecieron en las nuevas montaas formadas en las mrgenes orogenticas de los continentes. Tambin desde el principio, las aguas subterrneas estuvieron expuestas a las fuentes de calor interiores del planeta. Estas ltimas, de origen predominantemente radiactivo6, fueron un factor principal en la dinmica terrestre. Gran parte de los procesos geolgicos de la corteza se dieron en presencia de agua7. El agua lquida o gaseosa se introduce por las fisuras arrastrando solutos variados que finalmente van a cristalizar bajo la forma de minerales. Una gran parte de los minerales de las rocas se originan de esa forma (por ejemplo, los feldespatos y el cuarzo). Estos procesos de mineralizacin son llamados hidrotermales (cuando se dan en presencia de agua lquida) o neumatolticos (cuando ocurren debido a la accin del vapor). Muchas rocas se originan en estos ambientes: la mayor parte de las rocas metamrficas, las migmatitas, casi todas las rocas filonianas y otras. De igual modo, el registro mineralgico incluye numerosos minerales hidratados originados en ambientes acuosos subterrneos, como las micas, los anfboles, las arcillas y los yesos. Los fenmenos volcnicos tambin se deben a la presencia de agua. Una de las principales causas de las erupciones es la vaporizacin del agua caliente al descender la presin que la mantena en estado lquido. Las burbujas de vapor liberadas del agua en ebullicin son el pistn que empuja las lavas y clastos volcnicos a lo largo de fracturas y chimeneas, y termina derramndolas en el exterior. A la vez, la mezcla de agua lquida y gaseosa, tiene un efecto lubricante que facilita el flujo de las lavas. De no ser as, stas, cuya viscosidad es muy elevada, no podran escurrirse por los estrechos conductos de efusin. Las grandes columnas de humo que salen de los crteres volcnicos, estn sobre todo formadas por vapor de agua emitido durante los procesos efusivos. Del mismo modo, los gyseres y fumarolas, tan frecuentes en las zonas volcnicas, incluyen principalmente eyecciones acuosas calientes. El agua es tambin el factor principal en la gnesis de las rocas sedimentarias. Con muy pocas excepciones, los sedimentos se forman debido al arrastre de las partculas y materiales por las corrientes de agua lquida (ros, corrientes marinas y lacustres, etc.) o slida (glaciares). Cuando los sedimentos son sepultados, sufren procesos de compactacin y deshidratacin. Parte del agua, sometida a condiciones de elevadas presiones y temperaturas, migra fuera de los sedimentos, reduciendo el contenido hdrico de los mismos. A pesar de ello, el material sedimentario retiene un contenido importante de agua, parte del cual puede incorporarse a los nuevos minerales que se forman durante los procesos diagenticos. Como se ve, el agua juega un rol fundamental en la dinmica de la corteza terrestre y en la formacin de las rocas. No slo es el agua el factor central en el ciclo hidrolgico, sino tambin lo es en el ciclo petrogentico.

La formacin de las arcillas y de las sales

La composicin geoqumica de las aguas de la superficie de la tierra (tanto las llamadas superficiales como las subterrneas) se relaciona con los procesos de formacin de suelos, que a su vez estn estrechamente vinculados con la descomposicin (generalmente biolgica) de las rocas. Los fragmentos de stas se desagregan en sus componentes minerales individuales (bajo la forma de agregados pequeos, invididuos cristalinos o vtreos o trozos de estos ltimos). A medida que tiene lugar este proceso de desagregacin, los minerales sufren procesos varios de modificacin qumica, el ms importante de los cuales es la hidratacin. Los minerales aluminosos, como las micas blancas y los feldespatos, y los minerales ferromagnesianos, como los anfboles, micas negras y piroxenos, se transforman en minerales hidratados de tipo arcilloso (filosilicatos) e hidrxidos de hierro y/o aluminio (Millot, 1979)8. En los climas tropicales hmedos, la agresividad bioqumica del ambiente da lugar a la meteorizacin intensa de los minerales del sustrato, que son rpidamente alterados en arcillas e hidrxidos, o fragmentados en arenas (generalmente cuarzosas). Los minerales originales ricos en slice, y relativamente ms pobres en aluminio, como el feldespato sdico (albita: Si3 Al Na O8) o potsico (ortosa: Si3Al K O8) pierden su sodio y su potasio (debido a la elevada solubilidad en el agua de estos cationes) que se incorporan a las aguas de escurrimiento o de infiltracin. En condiciones de tropicalidad hmeda pierden adems parte de su slice. Los feldelspatos con proporciones equivalentes de Si y Al (anortita: Si2 Al2 Ca O8), ceden su calcio y, en climas tropicales hmedos, tambin parte de su Si. Los minerales arcillosos resultantes de la alteracin qumica de los feldespatos, cuando hay dficit de slice, son las caolinitas (arcillas con espaciado intercapa de 7 ) y, cuando hay dficit de aluminio, las esmectitas (espaciado intercapa de 14 ). La mica blanca (muscovita) se altera con dificultad y ms bien sufre un proceso de desagregacin en laminillas cada vez ms finas. El resultado final de su argilizacin es un mineral arcilloso denominado illita (cuyo espaciado intercapa de 11 ) (Ford, 1998). Los minerales ferromagnesianos de las familias de los anfboles y piroxenos (inosilicatos), pierden su magnesio y parte de la slice (en ambientes clidos y hmedos), dando lugar a arcillas de tipo esmecttico o caolintico (dependiendo de la abundancia de Si), liberando adems hidrxidos de aluminio (gibbsita: Al (OH3)) y hierro (goethita: FeO.OH). El cuarzo (SiO2) es un mineral que se altera con dificultad, permaneciendo casi intacto. En algunos casos puede sufrir procesos de alteracin a nivel de la superficie de los granos. En los suelos de meteorizacin profunda tiende a constituir la mayor parte de la fraccin arena. Los suelos tropicales, ricos en caolinita, gibbsita y goethita, son denominados ferralticos o latosoles. Las rocas originadas a partir de la oxidacin y endurecimiento de estos suelos son las lateritas. Las formaciones laterticas ricas en aluminio se denominan bauxitas9. Las aguas que escurren de los suelos tropicales transportan los principales cationes que han sido liberados por el proceso de meteorizacin. Ellos son el K, el Na, el Ca, el Mg, y en menor grado el Si. El aluminio y el hierro tienden a permanecer in situ o experimentan tan slo migraciones locales. A medida que el agua se desplaza hacia zonas climticas ms ridas, los cationes disueltos tienden a ser incorporados en nuevos minerales secundarios formados al interior de los suelos y formaciones geolgicas. En los climas subhmedos y semiridos, la mayor parte o todo el silicio disuelto se integra a las arcillas neoformadas. stas, son normalmente de tipo esmecttico (por ejemplo,

montmorillonitas) constituidas por una estructura cristalina en donde las proporciones de aluminio y silicio son equivalentes. Las esmectitas de los suelos subhmedos y semiridos incorporan con frecuencia, adems, el catin Ca. Cuando hay exceso de silicio, ste puede cristalizar en las formaciones en contacto con el agua, dando lugar a acumulaciones silceas denominadas silicificaciones. stas estn formadas por microcristales de cuarzo (calcedonia) o formas amorfas hidratadas de tipo opalino (Si2O). H2O. Cuando hay exceso de calcio, ste se integra a los minerales carbonatados (de tipo calctico) que cristalizan en el interior o zona de oscilacin de las napas dando lugar a concreciones y caliches. A medida que el agua se acerca a los ambientes ms ridos, el calcio precipita en forma de sulfatos, dando lugar a acumulaciones de yeso (SO4 Ca.2H2O) y, en algunos casos, anhidritas (SO4Ca). En los climas de aridez elevada, la precipitacin de los cationes ms mviles, como el Mg, el K y el Na se produce generalmente bajo la forma de cloruros. Los principales cloruros de este origen son el cloruro de sodio, ClNa (halita o sal comn), el cloruro de potasio, ClK (silvita) y el cloruro de magnesio y potasio o carnalita. En algunos casos, esta precipitacin se da bajo la forma de nitratos (por ejemplo nitratos de sodio) y en otras de carbonato, como es el caso de la sosa: CO3Na.10H2O.

La biostasia y la rhexistasia Hace un tiempo atrs, H. Erhart, autor del libro titulado La gnesis de los suelos en tanto que fenmeno geolgico, viaj por barco cruzando los ros Congo y Amazonas10. Erhart estaba intrigado por la escasa turbidez de las aguas. No haban sedimentos, ni arcillas, nada del color marrn que uno puede esperar de ros caudalosos drenando cuencas tan extensas. Fue en ese momento que se dio cuenta de que las caractersticas de estas aguas no representaban ms que la expresin sinttica de lo que pasaba en las cuencas de los ros. Los grandes cursos fluviales provenan de cuencas de selvas hmedas donde no haba erosin. Son ambientes en que predominan los procesos qumicos de origen orgnico. Las aguas fluviales estaban exportando sales, en forma invisible, lenta pero seguramente. Los suelos estaban perdiendo sus iones disueltos en el agua en direccin al mar. Sin embargo, casi no haba transporte de sedimentos. Los cationes de calcio, sodio, potasio, magnesio, silicio, los aniones de carbonatos, fosfatos y cloruros eran transportados disueltos en el agua en pequeas proporciones, pero al cabo de cada ao se evacuaba un volumen impresionante de sales hacia el mar contribuyendo a aumentar gradualmente la salinidad de los mares o proveyendo materia prima para los caparazones u otros componentes de los organismos marinos11. Tambin se dio cuenta Erhart de que ste era el origen de las calizas geolgicas. Estas rocas eran el resultado de viejos procesos de pedognesis (meteorizacin) en ambientes de selvas hmedas. Los actuales barros calcreos del fondo del ocano son los equivalentes de aquellas antiguas calizas que se haban formado hace 100 200 millones de aos en la Era Mesozoica cuando los dinosaurios recorran la tierra. Sin embargo, estos barros calcreos del pasado no continuaron formndose eternamente. Sabemos que un da los sedimentos calcreos dejaron de depositarse y encima de ellos se acumularon sedimentos diferentes.

En primer lugar aparecieron formaciones arcillosas, margosas (arcilloso- calcreas) y limosas y ms tarde, materiales arenosos (areniscas). El conjunto de estos depsitos detrticos recibe el nombre de flysch. En posiciones superiores se encuentran unidades conglomerdicas que se conocen geolgicamente como molasas. Erhart ley el libro geolgico constituido por las capas antes mencionadas, y lleg a la conclusin de que ste era un indicio de que la selva haba desaparecido y que los suelos comenzaban a ser erosionados. A ello hay que agregar la ocurrencia de ascensos orognicos en los geosinclinales que dieron lugar a la continentalizacin de las zonas de acumulacin marinas. La presencia de materiales detrticos es resultado de la erosin de los suelos, y el aumento del tamao de grano de los mismos se relaciona sobre todo con la disminucin de la profundidad del fondo marino. Las arcillas, margas y limos se depositaron en aguas someras y de profundidad media, las arenas en aguas litorales, y los conglomerados en los valles fluviales que se formaron luego de la emergencia de los sedimentos sinclinales. Al perodo de estabilidad geolgica, en que predomin la alteracin qumica en los continentes, correspondiente con las acumulaciones calcreas, lo llam biostsico. A las pocas de inestabilidad, en donde dominaron los procesos erosivos y los sedimentos detrticos, lo denomin rhexistsico. Hoy, al igual que en otras pocas, muchas grandes selvas estn desapareciendo. Esta vez no se trata de una evolucin natural, del tipo de las que ocurrieron peridicamente en la historia geolgica, sino de un proceso debido a la accin humana. Los procesos de deforestacin se han generalizado. Los bosques se talan y queman, los suelos se erosionan, las aguas limpias de los ros se transforman en flujos barrosos. Sobrevolando el ro Amazonas, cada ao tenemos nuevas sorpresas. Los afluentes se vuelven amarillos y marrones. El ro Amazonas ya no es verde oscuro. En trminos geolgicos, las selvas se mueren. En otros tiempos las cosas eran distintas, algunos bosques desaparecan, pero otros nacan, y por lo tanto haba siempre selvas que contribuan a mantener estables los niveles de CO2. Hoy, todos los bosques estn desapareciendo al mismo tiempo. Sin lugar a dudas, los efectos sern mltiples. A pesar de que no podemos pronosticar los detalles de la evolucin futura del planeta, sabemos que esta rhexistasia es distinta a las anteriores. A diferencia de aquellas que tuvieron naturaleza cclica, sta puede ser de carcter irreversible. El restablecimiento del equilibrio del planeta, tanto en el mbito de los continentes como de los ocanos, implicar la preservacin de los bosques tropicales que todava subsisten, proporcionando la cubierta protectora para la erosin de los suelos y para la estabilizacin biostsica de los fondos ocenicos. Ello slo ser posible si se reformulan las voluntades polticas globales, sobre todo en los pases centrales y en las organizaciones internacionales que de ellos dependen (Clark, 1989). 12 Referencias1. Por ejemplo, en Europa, luna de Jpiter cuya superficie es lisa y fracturada localmente, aparentemente compuesta de hielos que funden con cierta regularidad, en los otros satlites de Jpiter (por ejemplo Calisto, Ganmedes e o), en Titn (el mayor satlite de Saturno), etc.

2. Tal vez, con la nica excepcin de Titn.

3. Aunque probablemente exista en el interior.

4. Cabellera (coma) y cola (cauda).

5. Los niveles elevados del mar se denominan transgresiones y los niveles ms bajos se llaman regresiones. Ambos fenmenos son de carcter relativo, las transgresiones recientes seran consideradas regresiones al comparrselas con los niveles muy elevados de los mares miocenos (cuando no existan inlandsis o estos eran muy pequeos). 6. Energa producida por la desintegracin de numerosos istopos radiactivos que existen en la corteza, como el potasio40, varios istopos del uranio y del torio, etc. 7. Los procesos profundos de cristalizacin mineral se denominan neumatolticos cuando se dan en presencia de vapor de agua e hidrotermales, cuando tienen lugar en un ambiente acuoso lquido con altas temperaturas y presin. 8. Corresponde distinguir entre las arcillas propiamente dichas (partculas cuyo tamao de grano es menor a 2 micras) y los minerales arcillosos. Estos ltimos son silicatos de aluminio hidratados con estructura cristalina en forma de hoja, de all que reciben el nombre de filosilicatos. 9. Las bauxitas son utilizadas para la extraccin de aluminio. La mayor parte de los yacimientos de bauxita se encuentran en regiones tropicales hmedas (por ejemplo Jamaica y Guyana). El procesamiento de la gibbsita, que requiere un gran consumo de energa se realiza en pases que disponen de energa barata (por ejemplo Noruega y Canad).

10. Erhart, H., 1968, La gnse des sols en tant que phnomne gologique, Masson, Pars, Francia. 11. Si Erhart navegara en la actualidad los mismos ros que recorri en tiempos pasados, se encontrara con una situacin muy diferente. Hoy, los ros Amazonas y Congo ya no fluyen lmpidos, sino cargados de sedimentos erosionados en las vertientes de su cuenca. Sin lugar a dudas, el planeta est entrando en una rhexistasia de origen humano.

12. Clark, William C., 1989; Managing Planet Earth; en Scientific American, Septiembre de 1989, Vol. 261, N 3, p.46-57.

Captulo 4 LasEl agua maltratada

sequas y los nuevos desiertos

Si uno recorre los ardientes pedregales o arenales del Sahara, del Rubal Khali en Arabia o del Gobi en Asia, puede olvidarse del planeta en que vive. Con una humedad del 10%, una pluviosidad inexistente y temperaturas de ms de 50 C, los desiertos continentales de La Tierra, carentes de agua, son sitios aparentemente inhspitos para la vida. Pero an en estos lugares, en donde parece que ningn organismo pudiera vivir o reproducirse, las marcas de la vida se hallan por doquier. Apenas caen unos pocos milmetros de agua crecen millones de pequeas plantas, que maduran, florecen y mueren, lanzando sus semillas al aire o la tierra, en espera de una nueva lluvia, tal vez dentro de 20 o 30 aos. Adems de estos aosos desiertos, hay otros de reciente creacin y factura humana. Ellos se han desarrollado en los viejos campos de pastoreo y sembrados, y en los bosques. La tierra maltratada no es capaz de proveer nutrientes y sustento para hierbas o arbustos. Calcinada y reseca, espera que lleguen los primeros chubascos. Cuando por fin caen las lluvias intensas, el agua escurre y se arremolina llevndose consigo semillas y partculas hacia las depresiones y los valles donde siembra destruccin e incertidumbre. Las aguas fluviales, que acostumbraban saciar la sed y alimentar a los pueblos de sus riberas, ahora slo producen devastacin. Se derrumban los diques, se inundan los campos, se tapan los canales, se pierden los cultivos, se ahogan ganados y personas. El agua que da la vida, tambin es capaz de traer la muerte.

El concepto de sequa El concepto de sequa es de ndole netamente cultural. Se refiere a la percepcin que una sociedad puede tener acerca de la ausencia o escasez de precipitaciones en un momento

determinado. En los desiertos de Botswana, los pueblos kung1, (tambin llamados bosquimanos) piensan que hay sequa cuando deja de llover cinco o seis aos; en algunos pases europeos, como Francia o Alemania, para que ello ocurra basta con un mes sin lluvias. Del mismo modo, las formas de afrontar la falta de lluvia varan de acuerdo a las caractersticas climticas y culturales de cada zona o pas. Las sociedades que estn acostumbradas a largos perodos sin lluvias, tienen sistemas de reservas hdricas, de consumo y produccin adaptados a esta modalidad climtica. En cambio, cuando las precipitaciones son regulares y estn distribuidas durante todo el ao, la ocurrencia de perodos de sequa de escasa duracin puede ocasionar perjuicios catastrficos, debido a la falta de instrumentos sociales y productivos para enfrentarlos. Del mismo modo, son culturales, y por lo tanto relativos, los conceptos de desierto y desertificacin.

Los desiertos antiguos La mayor parte de los ecosistemas caractersticos de las zonas ridas resultan de una historia natural prolongada, y consecuentemente han desarrollado su propia gama de diversidades. Estos territorios poseen comunidades vegetales y animales nicas que evolucionaron bajo condiciones variadas, a menudo extremas, generando capitales genticos adaptados a dichas circunstancias. Al mismo tiempo, debido a esa especificidad natural, estos desiertos son el hogar de sociedades y culturas profundamente adaptadas a su medio. Por esa razn, las regiones ridas son ambientes de una gran riqueza, tanto por el carcter nico de su diversidad natural, y como por la originalidad de sus culturas locales. Sin embargo, no todos los desiertos son el producto de la naturaleza. En muchos casos, a menudo debido a prcticas de uso del suelo inapropiadas, ciertas sociedades, que vivan en reas no desrticas, han transformado sus territorios en desiertos artificiales. Estos desiertos no son ricos, no tienen un capital gentico aborigen (el que exista fue destruido), y las condiciones actuales emergieron demasiado rpidamente como para que se desarrollara uno nuevo. Los ecosistemas emergentes de estos desiertos artificiales son frecuentemente una mezcla pobre de unas pocas plantas y animales locales oportunistas y algunas especies exticas que lograron establecerse en el nuevo ambiente desertificado. Por razones similares, estas reas son tambin pobres desde el punto de vista de su herencia cultural. Las poblaciones tradicionales locales no estn familiarizadas con el nuevo ambiente, a menudo suelen utilizar experiencias antiguas que se han vuelto inapropiadas en un paisaje totalmente modificado. En algunos casos puede haber una adaptacin cultural limitada, pero ella, rara vez se puede comparar con el carcter apropiado de los sistemas tradicionales en sus ecosistemas nativos originales. En muchos lugares y tiempos histricos, los procesos de desertificacin artificial ocurrieron debido a la aplicacin de prcticas de cultivo o pastoreo insostenibles. Tal vez el ejemplo histrico ms dramtico fue la estrepitosa cada del Imperio Romano luego de siglos de explotaciones agrcolas inadecuadas en suelos frgiles y fcilmente erosionables. En el caso de la cultura maya es probable que el abandono de ciertas reas de Yucatn tambin se deba al desgaste rpido de los suelos calcreos (generalmente de fertilidad limitada), cuyo comportamiento era completamente diferente a los suelos volcnicos de las comarcas mayas originales. Las prcticas tradicionales apropiadas en la montaa se hicieron inapropiadas en las tierras bajas.

La salinizacin de suelos fue tambin responsable por la desaparicin de muchas culturas agrarias que utilizaron mtodos de irrigacin inapropiados. Hay varios sitios arqueolgicos en el Medio Oriente que son ejemplos de este tipo de fenmenos (por ejemplo: la ciudad helenstica de Thajj cerca del Golfo Prsico). Sin embargo, los procesos de desertificacin en gran escala son ms recientes y slo se han extendido globalmente luego de la revolucin industrial. En algunos piases, la desertificacin fue el resultado del crecimiento demogrfico que dio lugar al cultivo demasiado intenso o en reas inadecuadas (por ejemplo en pendientes demasiado empinadas). En otros casos, la causa de la desertificacin fue el sistema de tenencia de la tierra, que acumul las mejores tierras en manos de unos pocos latifundistas, forzando a los pequeos propietarios o arrendatarios a utilizar zonas inapropiadas o demasiado pequeas. En ciertas situaciones, la desertificacin ocurri a resultas de la prdida de enfoques culturales apropiados, que desemboc en la utilizacin de prcticas degradatorias, antes inexistentes. Frecuentemente, la tendencia fue alimentada por la agricultura industrial que introdujo cultivos industriales a gran escala en antiguas reas boscosas disminuyendo su fertilidad y dando lugar a su abandono. La llamada Revolucin Verde fue probablemente responsable por algunos de estos efectos en el mbito local. Su promocin e implementacin a nivel mundial aument la produccin agrcola (cuantitativamente) en muchos lugares, pero sus efectos sobre el ambiente fueron a menudo perjudiciales y en algunos casos extremos, desastrosos. En Amrica del Sur, la deforestacin de amplias zonas entra una disminucin de la evaporacin, e indirectamente de la pluviosidad, en ciertas reas ubicadas viento abajo de las zonas degradadas. Este fenmeno se pudo apreciar especialmente en Bolivia, que experiment sequas prolongadas en varios aos durante las ltimas dcadas2. Se sealan efectos similares de sequas en muchas zonas del centro y norte de Mxico, que han sufrido los efectos de la disminucin de la cobertura vegetal, y por ende de su contribucin evaporativa al volumen habitual de lluvias provenientes de los ocanos y mares adyacentes. Los desiertos artificiales son zonas de escasa diversidad con ecosistemas y culturas intensamente degradados. A diferencia de los desiertos naturales, que son relativamente ricos, con especies nicas, los desiertos artificiales son pobres. Si las tendencias hacia la reduccin de la diversidad no se controlan, los desiertos artificiales pueden extenderse mucho ms all de las zonas ridas. El estado final de un mundo degradado y uniforme, puede ser un planeta desierto.

Acerca de los planetas desiertos De acuerdo a lo que sabemos (y en esta materia sabemos muy poco), todos los ambientes atmosfricos planetarios fuera de La Tierra estn desprovistos de vida. Las superficies de esos planetas constituyen lo que podramos llamar verdaderos desiertos. Es el caso de Venus donde las temperaturas superficiales exceden los 500 grados Celsius, demasiado elevadas para que sobreviva cualquier forma concebible de vida, o de Marte, donde las temperaturas permanecen la mayor parte del tiempo debajo de cero grado Celsius. En otras superficies planetarias como Titn y Tritn, el clima reinante es incluso peor que en Marte, estn sujetas a condiciones de congelacin profunda tan slo

unos pocos grados por encima del cero absoluto (180 a 200 grados bajo cero Celsius) con muy escasa posibilidad de que haya vida de algn tipo (ver tambin Captulos 1 y 2). Adems de estas condiciones trmicas inapropiadas para la vida, tal como la conocemos, hay muchos otros problemas que hacen difcil, no slo el desarrollo, sino tambin la sobrevivencia de organismos vivos, tales como la presencia de nubes de cido sulfrico en Venus, presin atmosfrica muy baja (como en Marte, 7 milibares) o muy elevada (como en Jpiter y Saturno), falta de oxgeno libre y agua lquida, radiacin insuficiente o excesiva, etc. Desde nuestro punto de vista, por lo tanto, parecera que la vida podra florecer solamente bajo condiciones del tipo de las terrestres . Las imgenes de paisajes muertos en Marte, Venus y la Luna son ejemplos representativos de lo que es un desierto verdadero, un lugar muy fro o muy caliente, absolutamente rido, sin agua lquida y oxgeno libre, a menudo sin atmsfera, claramente muy hostil para el desarrollo o la implantacin de la vida tal como la conocemos. Por supuesto, podemos imaginar otros tipos de organismos vivientes basados en fisiologas diferentes, que podran sobrevivir en esas condiciones tan poco hospitalarias. Sin embargo, por ahora, esto permanece en el mbito de la ciencia-ficcin. Resumiendo, los verdaderos desiertos, carentes de toda vida, vacos de organismos, estn localizados fuera de La Tierra, en los astros con los que compartimos el espacio csmico cercano.

Los desiertos vivientes En este captulo, en realidad, estamos hablando de otro tipo de desiertos (que nunca son desiertos totales), un tipo de desiertos ms hospitalarios a los seres vivos situados en el templado, acutico y oxigenado Tercer Planeta del sistema solar: los desiertos terrestres. A diferencia de los desiertos extraterrestres, los desiertos de La Tierra no estn desprovistos de vida. Incluso en las condiciones climticas ms extremas, se puede encontrar una gama relativamente amplia de organismos vivos. De cierta forma, podramos llamarlos: los desiertos vivientes. Tal vez, los desiertos terrestres que son ms similares a los ambientes de otros planetas pueden observarse en el corazn del continente Antrtico o en el inlandsis de Groenlandia, donde espesos mantos de hielo cubren la tierra y las cuencas ocenicas y las temperaturas atmosfricas permanecen siempre por debajo de 0 grado Celsius. Sin embargo, incluso en el corazn de la Antrtida, es posible encontrar algunos organismos en las finsimas superficies de cristales fundentes durante el largo da veraniego, suspendidos en el aire, traidos por los vientos que vienen de fuera del continente, o aprovechando las temperaturas elevadas de los nunataks3 durante el da. Estos casos son extremos. Otros desiertos terrestres no son tan hostiles a la vida. Los desiertos fros no-glaciados poseen siempre una estacin de crecimiento, durante la cual ocurren los procesos biolgicos activos. stos dependen en gran medida de la existencia de una temperatura adecuada del aire y del suelo, y de la presencia de agua lquida.

La vida en los desiertos secos tropicales o subtropicales se relaciona casi exclusivamente con la disponibilidad de agua. En algunos casos, las plantas y animales sobreviven en los episodios lluviosos poco frecuentes, en otros casos permanecen cerca de las corrientes de agua que se originan fuera de las zonas ridas, y en otros dependen de manantiales o acuferos, a menudo aprovechando la habilidad particular que tienen ciertas plantas para bombear agua a travs de sus sistemas radiculares profundos.

Acerca de los desiertos naturales Los desiertos naturales, particularmente aquellos situados en ambientes tropicales o subtropicales, poseen ecosistemas altamente especializados, incluyendo cientos de especies de plantas y animales bien adaptadas. Su desarrollo biolgico tuvo lugar a travs de procesos lentos de evolucin por medio de los cuales, casi todos los nichos productivos posibles fueron ocupados hasta que llegaron a un estado climxico. Como resultado, los desiertos naturales incluyen ecosistemas muy sofisticados y efectivos de productividad relativamente elevada concentrada en perodos cortos o en reas especficas. Es importante recordar que en la mayora de los desiertos tropicales hay mucha ms vida de lo que parece. Algunas plantas desarrollan gigantescos sistemas radiculares con componentes areos pequeos, otras transforman sus tallos o races en reservreos de agua, muchas permanecen latentes bajo tierra por largos perodos esperando la lluvia, y la mayora de los animales adquieren hbitos nocturnos debido a las altas temperaturas diurnas. En resumen, la productividad natural en algunos desiertos puede ser casi tan alta como la de las reas no desrticas, porque han evolucionado ecosistemas complejos y sostenibles que logran el aprovechamiento ms eficiente de los recursos locales, particularmente, del agua.

Las causas de los desiertos artificiales Como sealbamos anteriormente, los desiertos naturales no son los nicos desiertos. Adems de los desiertos naturales, sobretodo durante las ltimas dcadas, se han extendido a lo largo del planeta los desiertos artificiales o antrpicos. Estos desiertos que se estn volviendo ms comunes cada da, son el resultado de actividades humanas insostenibles desde el punto de vista ambiental. La principal causa de la desertificacin antrpica es la eliminacin de los ecosistemas naturales en ambientes inestables. Seala Kundzewicz, 1997,4 que Una combinacin de sequa, o una secuencia de sequas, y actividades humanas puede conducir a la desertificacin de reas vulnerables, semiridas y secas, donde la estructura del suelo y la fertilidad del suelo son degradadas y los recursos bioproductivos pueden disminuir o desaparecer. En algunos casos la causa para la desestabilizacin es el sobre-cultivo de la tierra. En otros es la irrigacin inapropiada, y en algunos, el desequilibrio resulta del drenaje inadecuado de antiguos humedales.

La agricultura inapropiada puede producir desiertos

Los cultivos son ecosistemas artificiales. En tanto que tales, requieren la eliminacin de la vegetacin natural produciendo una ruptura en la estabilidad de los sistemas naturales. Todas las actividades agrcolas, tarde o temprano, tienden a provocar algn grado de degradacin del ambiente: por la modificacin de las condiciones pedolgicas, la eliminacin de la flora y fauna locales, el empobrecimiento de la biodiversidad local, los cambios en el ciclo hdrico, o el agotamiento de nutrientes. Sin embargo, no siempre este proceso de degradacin llega al punto de producir desertificacin generalizada. Cuando la desertificacin ocurre, la principal razn puede ser una de las siguientes: 1) Las laderas son demasiado inclinadas para el tipo de prcticas agrcolas utilizadas, y consecuentemente, la erosin acutica remueve las partculas del suelo, el humus y los nutrientes. Los suelos erosionados de esa forma son inadecuados para el establecimiento de una cobertura vegetal. 2) Los suelos son friables y/o de grano muy fino, y por tanto vulnerables a la deflacin (del viento) durante los perodos ms secos. 3) Hay uso excesivo o inadecuado del agua produciendo salinizacin o anegamiento. 4) Prcticas agrcolas inapropiadas.

En todos esos casos, el resultado final es el abandono del campo, con crecimiento de ecosistemas secundarios y empobrecidos de tipo desrtico o semi-desrtico, o el desarrollo de superficies estriles y/o txicas, de carcter salino, alcalino o rocoso. Es el ejemplo de muchos llanos salinos que resultan de proyectos de irrigacin inadecuadamente manejados, suelos excesivamente alcalinos de lagos drenados (por ejemplo el lago Texcoco en Mxico), o ciertos suelos totalmente erosionados en la regin mediterrnea de Europa y Africa. Sin embargo, no necesariamente todo cultivo conduce a la desertificacin. La agricultura puede ser llevada a cabo en forma sostenible y hay muchos ejemplos en que las prcticas agrcolas no han conducido a degradacin ambiental, incluso luego de muchos siglos de produccin. Una situacin de sta ndole puede ser observada en muchas reas del sur de China, donde los suelos han sido dedicados a la produccin de arroz por varios milenios sin efectos de desertificacin visibles.

La eliminacin de los bosques Los desiertos tropicales artificiales son a menudo el resultado de procesos agresivos de deforestacin. En estos casos, cualquier cultivo que se plante tiene una sostenibilidad limitada debido a la baja fertilidad residual de los suelos una vez que el bosque es eliminado. Cuando los suelos boscosos hmedos son expuestos a los elementos del clima, se desarrollan procesos de degradacin que frecuentemente resultan irreversibles: los suelos se erosionan formando crcavas, los horizontes superiores pueden endurecerse gestando costras laterticas, la erosin en las laderas se generaliza, aumentando las inundaciones y sedimentacin aluvial en las llanuras de los ros, los cursos de agua sufren estiajes ms

frecuentes y ms intensos, los ecosistemas locales desaparecen y la biodiversidad local es reducida. Estos desiertos antrpicos no se relacionan con la escasez de lluvias o temperaturas bajas y pueden tener lugar tambin en reas lluviosas y clidas. Debido a que son la consecuencia de la agresin humana sobre los ecosistemas naturales locales, pueden desarrollarse en cualquier parte. Un segundo tipo de desiertos antrpicos se produce a travs de la modificacin no-natural de climas regionales y microclimas. Un ejemplo de este tipo de cambio climtico inducido por la accin humana son las reas afectadas por la disminucin de precipitaciones a lo largo del borde oriental de la regin amaznica. Este fenmeno que ha sido modelado midiendo las proporciones relativas de los istopos O-16 y O-18 (Salati, 1991)5, y que ha sido en gran medida confirmado por datos recientes, parece estar relacionado a los procesos de deforestacin generalizada a lo largo de las zonas costeras e interiores de Brasil. De acuerdo a dichos estudios, la contribucin del agua evaporada sobre el continente localmente aumenta hacia el oeste. Cuando las nubes empujadas por los vientos alisios alcanzan las laderas orientales de los Andes, la mayor parte del agua de lluvia est compuesta de agua que ya se ha precipitado y evaporado varias veces en su marcha. Como el bosque est siendo talado y quemado a ritmo creciente, vastas superficies se ven privadas de este potencial evaporador. En vez de evaporarse, las aguas cadas escurren a los ros y finalmente retornan al ocano. Por esa razn, el agua que habitualmente llegaba a las regiones occidentales ya no logra avanzar demasiado lejos del mar. La consecuencia de este fenmeno parece ser una disminucin gradual de las precipitaciones en la porcin occidental de las llanuras amaznicas. Si a esto le agregamos la deforestacin local, que resulta del talado y quemado de la vegetacin, el descenso regional de los niveles de base en los lechos fluviales y de las napas poco profundas, es posible predecir un generalizado proceso de desertificacin. Fenmenos similares pueden ser previstos (y en efecto, ya se les observa en algunos casos) en Africa tropical donde la deforestacin sistemtica est disminuyendo el volumen de humedad que alcanza los cinturones sahelianos y sudaneses. Igual que en el caso de Brasil, la disminucin de las lluvias parece relacionarse con la reduccin de la evaporacin local y del reciclado de agua en la atmsfera en las tierras deforestadas de Africa Oriental y Central.

Los desiertos artificiales son biolgicamente pobres Estos nuevos desiertos son diferentes de los desiertos climxicos. Debido a que son procesos recientes, no ha habido tiempo para la adaptacin ecosistmica. Las plantas que sobreviven, lo hacen a travs de alguna ventaja comparativa de carcter especfico. La configuracin biolgica resultante, es en gran medida, el efecto causal de la adaptabilidad de las especies existentes previamente o del oportunismo de las especies invasoras. Gradualmente, nuevos rasgos ecolgicos tienden a desarrollarse para compensar esta falta de adaptacin. Sin embargo, en los hechos, estos procesos evolutivos se producen con gran lentitud, mientras que los cambios geomorfolgicos y pedolgicos ocurren muy rpidamente.

Algunas especies nativas logran sobrevivir, pero muchas desaparecen, a veces los nichos vacantes pueden ser ocupados por especies exticas que de ese modo completan las nuevas asociaciones ecosistmicas. De todos modos, la productividad general del sistema, imperfectamente adaptado a las nuevas condiciones, suele permanecer muy por debajo de los niveles ptimos de productividad y biomasa del antiguo ambiente climxico. En realidad, desde el punto de vista de la productividad y del aprovechamiento entrpico de los recursos6, estos desiertos artificiales son la peor clase de desiertos. No poseen las freatfitas especializadas para bombear el agua de los mantos freticos para que el resto del ecosistema pueda utilizarla, la mayor parte de las plantas no tienen (pues no lo necesitaron en las condiciones anteriores) sistemas radiculares extensos, ni rganos areos reducidos, y por lo tanto, son muy vulnerables a las variaciones pequeas que se puedan producir en el marco de la nueva situacin. Desafortunadamente, no hay experiencia histrico-gentica en desiertos lluviosos. Hasta ahora, todos los desiertos eran ridos (tanto los clidos como los fros). El desierto lluvioso es una nueva situacin creada por la accin humana. Por esta razn, no hay ninguna especializacin ecosistmica que utilice apropiada y plenamente los recursos de este ambiente indito y antinatural7. Hay quien puede sostener que los nuevos problemas pueden resolverse a travs de ms intervencin humana. Sin embargo, las intervenciones humanas rara vez resuelven las inestabilidades ecosistmicas, normalmente las agravan. Hay riesgo cierto de que las nuevas intervenciones puedan terminar empeorando la situacin, particularmente si se llevan a cabo a travs de enfoques exclusivamente tecnolgicos. Una nueva aproximacin al problema implicara volver a las antiguas visiones y prcticas, tratando de reconstruir los ecosistemas originales, recuperando las formas tradicionales de gestin ambiental, y finalmente reinstalando el mximo nivel posible de biodiversidad. Para que los nuevos emprendimientos productivos sean sostenibles, y por ende, viables a largo plazo, deben ser imaginados e implementados tomando en consideracin estos principios bsicos.

Referencias1. El signo en la palabra kung, que designa a los pueblos del desierto de Botswana en Africa, procura transcribir el sonido particular emitido en las lenguas nativas del sur de Africa (tambin llamadas las lenguas click, por esa razn). 2. En Cochabamba, Bolivia, la sequa de fines de la dcada de 1980 y principios de 1990 forz a la perforacin de nuevos pozos para suplir las fuentes de agua disminuidas. En Potos, fue especialmente notable la seca del perodo 1981-1983, en que la ciudad de Potos recibi tan slo 243 mm cada ao, muy inferior al promedio anual de 437.7 mm (Montes de Oca, I., 1983). Esta situacin se repiti a fines de la dcada de 1980 y durante la dcada de 1990.

3. Nunatak: palabra inuit que quiere decir roca o cerro desnudo que emerge del hielo.

4. Tomado del trabajo Water resources for sustainable development de Kundzewicz, 1997, pp.474. 5. El tema del cambio climtico como consecuencia de la deforestacin ha sido desarrollado por Salati E. y otros investigadores de Brasil (Salati, E. y Nobre, C.A., 1991; Possible climatic impacts of tropical deforestation. Climatic Change; 19; 177-196). 6. El tema del aprovechamiento entrpico es tratado en profundidad en el captulo 17 de este libro.

7. Aqu usamos la palabra antinatural, en el sentido de no existente en las condiciones naturales, excluyendo la accin humana.

Captulo 5 Las

aguas subterrneas

Las aguas subterrneas constituyen una de las principales fuentes hdricas para el consumo humano. Los reservreos subterrneos contienen un volumen de agua muy superior al disponible como agua dulce superficial. Por otra parte, en general, estas aguas no necesitan ser tratadas antes de su utilizacin, y en muchas ocasiones se las encuentra precisamente en el lugar donde se las necesita, haciendo innecesaria la construccin de infraestructuras de almacenamiento y largas caeras. Una ventaja adicional reside en que las inversiones de capital pueden ser progresivas, adaptndose, por ende, mucho mejor a las condiciones de los pases con menores recursos econmicos. En muchas reas de alto consumo, como por ejemplo en las zonas urbanas y en algunos distritos de irrigacin, el agua subsuperficial puede ser la solucin ms apropiada para las necesidades, debido a que puede proveer grandes volmenes de buena calidad a bajo costo. Sin embargo, la conveniencia del agua subterrnea para el uso urbano o rural depende no slo de los requerimientos, sino tambin de muchos otros factores hidrogeolgicos, socioculturales y econmicos que pueden influir de diversas formas en la relevancia de las estrategias propuestas.

La diversidad de los acuferos Los sistemas hdricos subterrneos son extremadamente variados: algunos son altamente permeables, mientras que otros poseen permeabilidades muy bajas, casi nulas. Los hay porosos o fracturados; existen unos que albergan pocos miles de metros cbicos y otros que contienen miles de millones. Hay reservreos de agua dulce o salobre, los hay prstinos y altamente contaminados, y finalmente, combinaciones diversas de todos los anteriores. A pesar de esa gran variedad, el espectro se reduce considerablemente al suministrar agua a zonas de alto consumo. Las principales limitaciones para la seleccin e implementacin de alternativas de abastecimiento subterrneo, son generalmente de tipo econmico. Ello se debe al carcter oneroso que insume el desarrollo de cualquier sistema de explotacin de acuferos: costos de exploracin, de perforacin, de extraccin, de conduccin, de almacenamiento y, en las zonas urbanas, de tratamiento y distribucin. Al decidir qu tipo de suministro se adoptar, es necesario comparar estos costos con los de otras fuentes de agua disponibles, su impacto en los geo y biosistemas, y a partir de ello, evaluar la calidad y renovabilidad del recurso. Cuando el agua subterrnea constituye la nica fuente de agua disponible (como sucede en ciertas zonas ridas e hiperridas, o en pequeas islas) el costo pierde importancia como factor limitante. Condiciones favorables para la utilizacin del agua subterrnea Las condiciones apropiadas para la explotacin de los sistemas hidrogeolgicos se dan solamente en ciertos lugares favorables. Los principales factores que pueden hacer posible o deseable la utilizacin de agua subterrnea son los siguientes: 1. Proximidad al rea de consumo. 2. Grandes volumenes disponibles.

3. Escasa profundidad y baja presin. 4. Elevado rendimiento hdrico (caudales). 5. Alta tasa de renovacin. 6. Aceptable calidad del agua. 7. Bajo riesgo de efectos indeseables a causa del intenso bombeo (por ejemplo subsidencia, sismicidad).

En las pginas siguientes describiremos la forma en que las condiciones antes mencionadas pueden influir en la toma de decisiones para adoptar una fuente hdrica subterrnea para el abastecimiento humano, en particular en reas de fuerte consumo.

Proximidad al rea de consumo Uno de los mayores costos del suministro de agua es el asociado con su conduccin desde el lugar de produccin al de consumo, en especial cuando el recorrido es ascendente, o debe atravesar obstculos geogrficos, como montaas o caones. Desde ese punto de vista, cuanto ms prximo se encuentre un acufero a una ciudad, ms atractivo resulta como recurso utilizable. La situacin ideal es aquella en que el acufero subyace al rea de consumo, sobre todo cuando se trata de un sistema artesiano. En estos casos, se reduce la red de conduccin, se disminuyen o eliminan los gastos de bombeo y se minimiza el riesgo de contaminacin desde la superficie. Estas condiciones son, o fueron, relativamente frecuentes en muchas zonas del mundo. No obstante, cabe sealar que la explotacin excesiva de los acuferos artesianos hace bajar el nivel de agua por debajo de la cota del pozo, con lo que la presin natural se pierde, obligando a aplicar bombeo para lograr la extraccin. An con el agregado de este costo, la conveniencia econmica de contar con un reservreo de agua subterrnea ubicado debajo de la zona de consumo supera holgadamente otros inconvenientes. Un riesgo de este tipo de acuferos es su posible vulnerabilidad a la contaminacin, sobre todo cuando alguna parte de la recarga tiene lugar en zonas urbanizadas. En ciertos casos, el bombeo diferencial y/o el sobrebombeo pueden dar lugar a fenmenos de hundimiento superficial con los consiguientes perjuicios para las construcciones y la poblacin1.

Grandes volmenes disponibles Para que su uso resulte ventajoso en zonas de alto consumo, los acuferos deben contener un volumen suficiente de agua como para ser utilizada durante un perodo prolongado. Consideremos el caso de los requerimientos de una ciudad de 100.000 habitantes que consuma 500 litros diarios de agua por persona. El consumo total anual de esta ciudad hipottica superara 18 millones de m3. Suponiendo una tasa de recarga anual promedio del orden del 10% del volumen almacenado, se necesitara por lo menos un volumen 10 veces superior al consumo para satisfacer los requerimientos, sin afectar las reservas acuferas

existentes (180 millones de m3). Para contener tal cantidad de agua, la formacin hidrogeolgica debe tener un volumen total varias veces mayor. En el caso de que el volumen de la unidad geolgica sea diez veces mayor que el del agua, siempre en nuestro caso hipottico (o sea unos 1.800 millones de m3), ello implicara una porosidad efectiva del orden del 10%, cosa relativamente frecuente. Tal cantidad equivalente a lo que contendra, entonces, una formacin de 10 m de espesor y 180 km2 de superficie. Consideremos los requerimientos hdricos de una gran metrpolis, como la Ciudad de Mxico cuya tasa de consumo diario es de alrededor de 7 millones de m3, equivalente a 2.500 millones de m3 anuales2. El volumen utilizable (sin considerar la variacin normal en los parmetros hidrulicos) deber ser unas 150 veces mayor que el consumo de nuestra ciudad hipottica (para satisfacer sus requerimientos en el mediano y el largo plazo). Siempre a modo de ejemplo, esto significara que una ciudad con los requerimientos de Mxico podra ser abastecida por un acufero de 2.700 km3 de superficie y un espesor promedio de 100 metros. El acufero del Valle de Mxico, posee un volumen bastante menor y por tanto no es suficiente para satisfacer estas necesidades3. Desafortunadamente, los clculos reales para conocer con cierta precisin los volmenes de agua disponibles no resultan tan sencillos. De todos modos, los ejemplos citados utilizando cifras arbitrarias dan una idea del tamao de acufero necesario para satisfacer las demandas de agua de una gran ciudad.

Escasa profundidad y baja presin Para poder ser utilizada en forma econmicamente rentable, el agua subterrnea debe ser econmica y fcilmente accesible. Dado que los costos de las perforaciones se incrementan considerablemente cuando la profundidad de los acuferos excede de unos pocos cientos de metros de profundidad, sta constituye un factor principal al optar por un tipo de recurso hdrico. Los costos tambin son altos cuando aumenta la profundidad de los niveles piezomtricos (niveles estticos) y los niveles de bombeo (niveles dinmicos). En este ltimo caso, los gastos operacionales pueden verse radicalmente aumentados debido a los costos de bombeo. Con el incremento de la profundidad, hay una tendencia creciente hacia la compactacin y consolidacin de los sedimentos y hacia la disminucin de la capacidad de almacenamiento y la conductividad hidrulica. Esto se traduce generalmente en una mayor mineralizacin del agua. Por esta razn, y debido a los costos crecientes con la profundidad, la mayora de los acuferos profundos resultan inadecuados para el suministro de agua en zonas de alto consumo. An as, en algunos casos, los reservreos profundos pueden contener agua potable de buena calidad y buenos caudales. Un acufero excelente con estas condiciones es el que est localizado en las areniscas de Botucatu- Tacuaremb- Misiones, en la cuenca geolgica Paranaense (abarcando parte de los territorios de Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay). Su superficie supera ampliamente los 800.000 km2 y su espesor es de varios cientos de metros (Montao y Pessi, 1988; Kimmelman et al., 1989). Este acufero, que ha sido denominado recientemente Sistema Acufero Guaran4, contiene uno de los mayores reservreos de alta permeabilidad y bajo nivel de mineralizacin del mundo. A pesar de su profundidad, que con frecuencia es superior a los 1.000 m, la presencia de un manto de roca basltica dura suprayacente, cuya perforacin es cara, la explotacin se ve favorecida por sus altos niveles piezomtricos, que con frecuencia originan condiciones artesianas5. Hasta hace poco, este acufero haba sido utilizado en forma limitada en las reas en donde el acceso resultaba dificultoso y caro. En los ltimos

tiempos se han perforado algunos pozos de alto rendimiento para la extraccin de agua con el fin de establecer estaciones balnearias termales. Existe cierta preocupacin que una extraccin excesiva haga perder el artesianismo y, por ende, aumenten significativamente los costos de extraccin.

Alto rendimiento hdrico Un elemento clave en la utilizacin de los acuferos destinados a las zonas de alto consumo es el potencial para obtener elevados caudales en forma sostenible. El caudal de los pozos limita su nmero, su distribucin y sus posibilidades productivas. La principal propiedad intrnseca que determina la productividad de los pozos es la conductividad hidrulica o permeabilidad del acufero. Las formaciones altamente permeables son las que ofrecen mejores condiciones para la construccin de pozos de alto rendimiento.

Alta tasa de renovacin Una de las caractersticas ms importantes de un acufero, que permite la explotacin intensiva a largo plazo, es su renovabilidad. Esta puede ser definida como la capacidad de un acufero de mantener su volumen a un nivel de extraccin dado. La renovabilidad se relaciona con el balance entre los volmenes de agua recargados y descargados6 desde y hacia la superficie, y con el ingreso y egreso de agua desde y hacia las unidades hidrogeolgicas contiguas. En la mayora de los casos, el factor principal para la renovabilidad de un acufero es su volumen de recarga desde la superficie, la cual depende generalmente de la precipitacin en el rea de recarga o en las cabeceras de la cuenca. La tasa de recarga es asimismo funcin de la permeabilidad y del estado de la superficie del suelo, de las laderas, del desarrollo de la red hidrogrfica, de la vegetacin, de las estructuras artificiales y de la profundidad de la napa fretica. Algunos acuferos tienen una alta tasa de renovabilidad debido a los altos niveles de precipitacin elevados, a la presencia de reas de recarga de gran superficie, o al drenaje lento o insuficiente, y pueden ser utilizados intensamente sin mayores consecuencias. En otros casos, dicha tasa es limitada, lo que los hace sensibles al sobrebombeo. La determinacin de la renovabilidad de un acufero es esencial para evaluar su potencial para explotacin.

Calidad del agua aceptable7 La calidad del agua de los acuferos debe ser adecuada para el fin perseguido. En las zonas de riego, debe tener una salinidad menor a los lmites de tolerancia del cultivo irrigado. En las ciudades, la calidad del agua debe ser apropiada para el consumo humano. Para ello se requiere que tenga niveles de slidos disueltos bajos (preferentemente menos de 300-500 ppm), que est libre de micro-organismos (o que stos se encuentren por debajo de los mximos establecidos por los estndares aceptables), que est libre de otras impurezas (mezclas de gases orgnicos e inorgnicos, lquidos o slidos en suspensin), que no posea

excesiva radiactividad u otras caractersticas peligrosas para la salud. En algunos casos, la calidad del agua puede ser mejorada para adecuarla a los estndares exigidos. Sin embargo, los altos costos del tratamiento de las aguas contaminadas pueden tornarlo prohibitivo. La localizacin del rea de recarga de un acufero subyacente a un rea densamente poblada o intensamente irrigada, lo puede hacer vulnerable a la contaminacin por causas antrpicas (ya sea por los vertidos urbanos o por la recarga a partir de las aguas emanadas de los cultivos irrigados). Ello debe ser tenido en cuenta cuando se utiliza o planea utilizar un acufero como fuente de agua potable. En ciertos casos, la degradacin de la calidad del agua puede estar asociada a la existencia de conexiones hidrulicas con acuferos de menor calidad o con cuerpos de agua superficiales tales como mares y lagos salados. Un intenso bombeo puede promover la invasin de agua con caractersticas inconvenientes proveniente de arriba o abajo o lateralmente. Este fenmeno que en el caso de los acuferos en contacto con aguas saladas es denominado intrusin salina, constituye la causa principal de degradacin en los acuferos de las zonas costeras.

Bajo riesgo de efectos indeseables a causa del intenso bombeo Los bombeos intensos pueden producir efectos poco deseables, como por ejemplo subsidencia del suelo o intrusin de agua con caractersticas inapropiadas proveniente de fenmenos de recarga inducida o de flujos subterrneos de acuferos de baja calidad de aguas. A veces no se realiza la evaluacin previa de stos u otros problemas similares. En esos casos, el sobrebombeo da lugar a fenmenos de degradacin tanto de los acuferos, como del suelo suprayacente. Las dificultades que resultan del sobrebombeo se relacionan con la desecacin o el descenso del nivel de agua del acufero. Los serios problemas de subsidencia que afectan a Bangkok, Ciudad de Mxico, Shangai y Venecia derivan de la consolidacin de sedimentos desecados luego de un intenso bombeo, excediendo la renovabilidad de sus acuferos. Este fenmeno ilustra la dimensin del dao posible cuando las condiciones hidrolgicas no resultan adecuadas para las tasas de bombeo y los volmenes extrados.

Acuferos apropiados para zonas de alto consumo La verdadera disponibilidad de las aguas contenidas en los reservreos subterrneos puede resultar engaosa. Con frecuencia, los volmenes hdricos subterrneos son sustancialmente mayores que los superficiales. En trminos de agua dulce utilizable, la diferencia puede ser de varios rdenes de magnitud. Sin embargo, la cantidad de agua subterrnea disponible no debe ser medida en volumen, sino en su tasa de renovabilidad. Cuando los recursos subterrneos se gastan ms rapidamente de lo que son recargados, los niveles, los costos de bombeo aumentan y, tarde o temprano, el recurso se termina. Si juzgamos los acuferos teniendo en cuenta su renovabilidad, la disponibilidad de las aguas subterrneas es del mismo orden de magnitud que las aguas superficiales. Por otra parte, conviene recordar que los acuferos y las zonas de alto consumo pueden no coincidir espacialmente. Algunos grandes acuferos estn en zonas escasamente pobladas, o donde no se les necesita (pues hay suficiente agua superficial), y existen muchas reas de alto consumo que no tienen acuferos apropiados en sus proximidades.

A pesar de estas limitantes, el uso del agua subterrnea ofrece muchas ventajas: Es menos vulnerable a la contaminacin; Normalmente no requiere tratamiento; Puede ser explotada utilizando una estrategia modular, con menor inversin y mayor participacin local; No requiere sistemas de distribucin extensos y complejos; No se necesitan grandes tanques de almacenamiento (el lquido se almacena bajo tierra). A pesar que el agua subterrnea puede ser una alternativa factible para proveer agua a las reas de alto consumo, se debe poner especial cuidado para protegerla de la degradacin a partir de fuentes externas de contaminacin o por la sobreexplotacin. Los acuferos son menos vulnerables a la contaminacin que las aguas superficiales, pero cuando son afectados el dao puede ser irreversible.

Ambientes hidrogeolgicos explotables Tan slo unos pocos ambientes hidrogeolgicos ofrecen volmenes, rendimientos, renovabilidad, accesibilidad y calidad del agua necesarios para satisfacer los requerimientos de las reas de alto consumo, ya sean urbanas o distritos de irrigacin. Es por esta razn que la lista de formaciones hidrogeolgicas de inters para estas zonas es mucho ms corta de lo que aparece en los informes hidrogeolgicos corrientes. Los principales acuferos de alta produccin, con aguas de caractersticas adecuadas para zonas de alto consumo son los siguientes: 1. Los acuferos volcnicos 2. Los acuferos aluviales detrticos (incluyendo las formaciones Terciarias de ese origen) 3. Los acuferos carbonatados 4. Los acuferos detrticos Pre-Terciarios

En las pginas siguientes pr