Ciencia Ambiental: Un estudio de interrelaciones 9701056167

Table of contents :
Ciencia ambiental
Dedicatoria
Acerca de la portada
Resumen del contenido
Contenido
Prefacio
Acerca de los autores
Parte I La ciencia ambiental en un contexto social
Capítulo 1 Las interrelaciones ambientales
Capítulo 2 Etica ambiental
Capítulo 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones
Parte II Principios ecológicos y su aplicación
Capítulo 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente
Capítulo 5 Interacciones: medio ambiente y organismos
Capítulo 6 Tipos de ecosistemas y comunidades
Capítulo 7 Principios de población
Capítulo 8 Problemas de la población humana
Parte III Energía
Capítulo 9 Energía ycivilización: patrones de consumo
Capítulo 10 Fuentes de energía
Capítulo 11 Energía nuclear: Riesgos y beneficios
Parte IV Administración de recursos
Capítulo 12 Cuestiones sobre biodiversidad
Capítulo 13 Planeación del uso del suelo
Capítulo 14 El suelo y sus usos
Capítulo 15 Método agrícolas y administración de plagas
Capítulo 16 Administración del agua
Parte V Contaminación y políticas
Capítulo 17 Problemas referentes a la calidad del aire
Capítulo 18 Administración y disposición final de residuos sólidos
Capítulo 19 Regulación de materiales
Capítulo 20 Política ambiental y toma de desiciones
Guía para la lectura del mapa
Créditos
Glosario
Índice
Unidades de conversión métrica
Tabla periódica de los elementos

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Un estudio de interrelaciones

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Un estudio de interrelaciones Décima edición

Eldon D. Enger Delta College

Bradley F. Smith Western Washington University Con contribuciones de:

Anne Todd Bockarie Philadelphia University Traducción Norma Angélica Moreno Traductora profesional Erika Montserrat Jasso Traductora profesional Revisión técnica José Salvador Pantoja Munguía M. en C. en Ingeniería ambiental Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Estado de México

MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SINGAPUR • ST. LOUIS • SIDNEY • TORONTO

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Director Higher Education: Miguel Ángel Toledo Castellanos Director editorial: Ricardo A. del Bosque Alayón Editor sponsor: Pablo Eduardo Roig Vázquez Editora de desarrollo: Diana Karen Montaño González Supervisor de producción: Zeferino García García Ciencia ambiental. Un estudio de interrelaciones Décima edición Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor.

McGraw-Hill Interamericana DERECHOS RESERVADOS © 2006, respecto a la primera edición en español por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V. A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc. Edificio Punta Santa Fe Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe Delegación Álvaro Obregón C.P. 01376, México, D.F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736 Imagen de portada: © Terry Isaac. ISBN 970-10-5616-7 Traducido de la décima edición de: ENVIRONMENTAL SCIENCE: A STUDY OF INTERRELATIONSHIPS Copyright © 2006 by the McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. Previous editions © 1983, 1986, 1989, 1992, 1995, 1998, 2000, 2002, and 2004 0-07-2528-29-X 1234567890

098765432106

Impreso en China

Printed in China

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A Judy, mi esposa y amiga, por compartir las aventuras de la vida. Eldon Enger A Ian, desde aquella primera perca pescada en la Bahía de Prentiss a tu apoyo para preservar el futuro de la pesca mundial. Estoy orgulloso de ti. Brad Smith

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Ilustración de la portada: ©Terry Isaac. En convenio con Mill Pond Press, Inc. Venice Florida, 34285. Para obtener información relacionada con los impresos artísticos de Terry Isaac, favor de comunicarse a Mill Pond Press al 1-800-5350331. Portada: El artista Terry Isaac es nativo del Noroeste de Estados Unidos y actualmente vive en el valle Willamette de Oregon, entre Cascade Mountain Range y el Océano Pacífico. Isaac pinta la vida silvestre y los paisajes de Norteamérica. A pesar de que ha recibido una educación formal en arte y de que se ha graduado con honores, Isaac cree que su mejor entrenamiento proviene de sus paseos al aire libre y del estudio del trabajo de sus artistas favoritos, que representan en sus obras la vida salvaje. En especial, Isaac admira el trabajo de los pintores del siglo XIX, Thomas Moran y Albert Bierstadt, quienes pintaron las dramáticas luces y paisajes del oeste. Issac, que principalmente pinta en material de acrílico, procura capturar no sólo las características de los temas silvestres sino también la luz que los circunda. Él confiere gran esmero a sus obras para representar con precisión tanto sus temas como sus habitantes. Isaac ha sido elegido para participar en un gran número de importantes exhibiciones de arte, como las prestigiosas exposiciones “Birds in Art” (Aves en el arte) del Museo de Arte Leigh Yawkey Woodson. También se le ha encomendado producir 14 dibujos de aves acuáticas para el libro Audubon Bird Handbook, publicado en 1987, y es autor de Painting the Drama of Wildlife Step by Step, publicado por North Light Books. Preferido por los coleccionistas, Isaac fue el ganador del People’s Choice Award en las galerías de Carolina del Norte y de Ohio. Asimismo, fue el Artista invitado especial en la Southeastern Wildlife Expo de 2000 y fue nombrado Artista del año en 1998, tanto en la Florida Wildlife Expo como en el Pacific Rim Wildlife Art Show. En 1999, fue nombrado Friend of the National Zoo en calidad de Artista del año. Como consultor visual, Isaac ayudó a crear el concepto artístico para el personaje principal en la película de Disney, Dinosaur.

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PARTE I

PARTE II

La ciencia ambiental en un contexto social 2 CAPÍTULO 1

Las interrelaciones ambientales 4

CAPÍTULO 2

Ética ambiental 19

CAPÍTULO 3

Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones 38

Principios ecológicos y su aplicación 60 CAPÍTULO 4

Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente 62

CAPÍTULO 5

Interacciones: medio ambiente y organismos 78

CAPÍTULO 6

Tipos de ecosistemas y comunidades 104

CAPÍTULO 7

Principios de población 131

CAPÍTULO 8

Problemas de la población humana 148

PARTE III Energía 168 CAPÍTULO 9

Energía y civilización: patrones de consumo 170

CAPÍTULO 10

Fuentes de energía 186

CAPÍTULO 11

Energía nuclear: riesgos y beneficios 220

PARTE IV Administración de recursos 244

PARTE V

CAPÍTULO 12

Cuestiones sobre biodiversidad 246

CAPÍTULO 13

Planeación del uso del suelo 280

CAPÍTULO 14

El suelo y sus usos 305

CAPÍTULO 15

Métodos agrícolas y administración de plagas 329

CAPÍTULO 16

Administración del agua 352

Contaminación y políticas 386 CAPÍTULO 17

Problemas referentes a la calidad del aire 388

CAPÍTULO 18

Administración y disposición final de residuos sólidos 419

CAPÍTULO 19

Regulación de materiales peligrosos 435

CAPÍTULO 20

Política ambiental y toma de decisiones 452

Glosario G-1 Créditos C-1 Índice I-1

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Prefacio xvi Acerca de los autores xx Pensamiento crítico 1

Ética ambiental social 24 Ética ambiental corporativa 24

PARTE I

Justicia ambiental 27 Ética ambiental individual 29 ¿Consumimos demasiado? 29

Un acercamiento al medio ambiente: ¿Qué hay en su traspatio? 25 Perspectiva global: Chico Mendes y las reservas extractivas 27

La ciencia ambiental en un contexto social 2 ¿Es posible salvar a los cangrejos azules y a los pescadores? 3

Perspectiva global: Comercio internacional de las especies en peligro de extinción 30 Alimentos 31 Naturaleza 31 Petróleo 31 Agua 31 Lo desconocido 31

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales 4

Ética ambiental mundial 32

Campo de la ciencia ambiental 5 Naturaleza interrelacionada con los problemas ambientales 5

Perspectiva global: Las ballenas grises de la Bahía de Neah

Un acercamiento al medio ambiente: El uso y conflicto del recurso tradicional, la gerencia en el Parque Nacional Keoladeo, la India, ciencia frente a política 6

Un enfoque de ecosistema 7 Preocupaciones ambientales regionales 8

Problema-análisis: El desacuerdo ambiental: ¿Está justificado el ecoterrorismo? 36

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones 38

El desierto norte 8 El medio agrícola 8

Un acercamiento al medio ambiente: El magnífico ecosistema de Yellowstone 10

Riesgo y economía 39 Características del riesgo 39

La sequía del oeste 10

Evaluación de riesgos 39 Administración del riesgo 40

Perspectiva global: La biodiversidad, el bienestar humano y el

Un acercamiento al medio ambiente: ¿Qué hay en un número?

desarrollo económico 11

41

Riesgos verdaderos y percibidos 42

Economía en un contexto ambiental 43

La forestación del oeste 12 Los Grandes Lagos y el noreste industrial 12 La diversidad del sur 14

Perspectiva global: Las restricciones y los riesgos de un aprovechamiento regional. El ejemplo del Río Delta de Mekong 15

Problema-análisis: El destino del lobo gris 17

Recursos 43 Oferta y demanda 43 Asignación de valor a los recursos naturales 45 Tipos de costos ambientales 45 Análisis costo-beneficio 47 Inquietudes acerca del uso del análisis costo-beneficio 48 Comparación entre los sistemas económicos y ecológicos 48 Problemas de recursos de propiedad común: La tragedia de las Comunas 49

Uso de instrumentos económicos para abordar problemas ambientales 50

CAPÍTULO 2 Ética ambiental 19

Subsidios 50 Instrumentos basados en el mercado 51

Visión de la naturaleza 20 Ética ambiental 21 Actitudes ambientales 22

Un acercamiento al medio ambiente: Los filósofos naturalistas

34

Perspectiva global: ¡Costos por la prevención de la contaminación! 52 23

Análisis del ciclo de vida y la responsabilidad extendida al productor 53

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Un acercamiento al medio ambiente: Georgia Pacific Corporation: Madera urbana reciclada. Estudio de caso sobre la responsabilidad extendida al productor 54

Economía y el desarrollo sostenible 54 Economía, medio ambiente y naciones subdesarrolladas 56 Problema-análisis: La economía y los riesgos de la contaminación por mercurio 58

Un acercamiento al medio ambiente: Salud humana y especies exóticas 90

Interacciones entre comunidad y ecosistema 90 Principales funciones de los organismos en los ecosistemas 91 Especies clave 92 Flujo de energía a través de los ecosistemas 92 Cadenas y redes alimenticias 93

Un acercamiento al medio ambiente: Contaminantes en la cadena alimenticia del pez de los Grandes Lagos 95

PARTE II Principios ecológicos y su aplicación 60 Imitando a la madre naturaleza en un lago de Florida 61 CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente 62 Pensamiento científico 63 El método científico 63 Observación 63 Cuestionamiento y exploración 63 Formulación de hipótesis 64 Comprobación de hipótesis 64 Desarrollo de teorías y leyes 65

Límites de la ciencia 65

Un acercamiento al medio ambiente: Sustancias químicas comunes de uso doméstico 66

Estructura de la materia 67 Estructura atómica 67 Naturaleza molecular de la materia 67 Ácidos, bases y pH 68 Materia orgánica e inorgánica 68 Reacciones químicas 68 Reacciones químicas en los seres vivos 69

Fundamentos de la energía 70 Tipos de energía 70 Estados de la materia 70 Primera y segunda ley de la termodinámica 71

Implicaciones ambientales del flujo de energía 72 Problema-análisis: Tecnología de los combustibles biológicos 75

CAPÍTULO 5 Interacciones: medio ambiente y organismos 78 Conceptos ecológicos 79 Medio ambiente 79 Factores limitantes 80 Hábitat y nicho 80

Función de la selección natural y la evolución 82 Genes, poblaciones y especies 82

Un acercamiento al medio ambiente: Planes de conservación del hábitat: ¿Instrumento o prerrogativa? 83 Selección natural 83 Patrones evolutivos 84

Clases de interacciones entre los organismos 86 Depredación 86 Competencia 86 Relaciones simbióticas 87 Algunas relaciones son de difícil clasificación 89 Interacción humana. Una perspectiva diferente 89

CONTENIDO

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Ciclos de nutrición en los ecosistemas. Ciclos biogeoquímicos 95 Impacto humano en los ciclos de nutrición 99

Problema-análisis: Extracción del fosfato en Nauru 101

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades 104 Sucesión 105 Sucesión primaria 105 Sucesión secundaria 108 Conceptos modernos de sucesión y clímax 108

Biomas: principales clases de comunidades clímax terrestres 110 Efecto de altitud en el clima y la vegetación 111 Desierto 111 Pradera 112

Un acercamiento al medio ambiente: Sucesión de la pradera

114

Sabana 114 Matorral mediterráneo (Chaparral) 114 Bosque tropical seco 116 Bosque tropical húmedo 116

Perspectiva global: Bosque tropical húmedo. ¿Un caso especial? 117 Bosque caduco templado 118 Taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal 119

Un acercamiento al medio ambiente: Protección de bosques antiguos templados del noroeste del Pacífico 120 Tundra 120

Principales ecosistemas acuáticos 122 Ecosistemas marinos 122

Un acercamiento al medio ambiente: Invasión de plantas acuáticas no nativas 126 Ecosistemas de agua dulce 126

Problema-análisis: Pérdida del ecosistema en Norteamérica 129

CAPÍTULO 7 Principios de población 131 Características de la población 132 Natalidad y mortalidad 132 Proporción de sexo y distribución de edad 133 Densidad de población y distribución espacial 135 Resumen de factores que influyen en las tasas de crecimiento poblacional 135

Una curva de crecimiento poblacional 135 Capacidad de carga 136

Un acercamiento al medio ambiente: Crecimiento poblacional de las especies invasoras 138

Estrategias reproductivas y fluctuaciones poblacionales 139 Crecimiento poblacional humano 140

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Crecimiento en el uso del gas natural 74

Materias primas disponibles 141 Energía disponible 142 Disposición de residuos 142 Interacción con otros organismos 142 Factores sociales que tienen influencia en la población humana 142

Cómo se utiliza la energía 174 Uso residencial y comercial de la energía 175

Perspectiva global: Combustible de biomasa y el mundo en vías de desarrollo 176

Perspectiva global: Administración de poblaciones de elefantes.

Uso industrial de la energía 176 Uso de la energía para el transporte 176

¿Recolección o control de la natalidad? 143 Límite definitivo del tamaño de la población 144

Problema-análisis: La especie cada vez más pequeña del ganso de nieve. Un problema poblacional 145

Energía eléctrica 177 Economía y políticas del uso de la energía 177 Economía de los combustibles y la política gubernamental 178 La importancia de la OPEP 179

Tendencias en el consumo de la energía 181

CAPÍTULO 8 Problemas de la población humana 148

Aumento en el uso de la energía 181 Fuentes de energía disponibles 181 Factores políticos y económicos 181

Características e implicaciones de la población mundial 149

Un acercamiento al medio ambiente: Vehículos que utilizan

Perspectiva global: Thomas Malthus y su ensayo sobre

combustible alternativo 183

población 150

Problema-análisis: ¿Son los vehículos híbridos la solución? 184

Factores que influyen en el crecimiento poblacional 150 Factores biológicos 151 Factores sociales 152 Factores políticos 153

CAPÍTULO 10 Fuentes de energía 186 Fuentes de energía 187 Recursos y reservas 187

Crecimiento poblacional y nivel de vida 155 Población y pobreza. ¿Un ciclo vicioso? 156 Hambruna, producción de alimentos y degradación del medio ambiente 156

Perspectiva global: El Banco Grameen y los microcréditos

Perspectiva global: Recursos potenciales de petróleo en el mundo 189

157

Carbón 190 Petróleo y gas natural 190

Concepto de transición demográfica 159

Perspectiva global: La urbanización de la población mundial

160

Fuentes renovables de energía 197

Perspectiva global: Norteamérica. Comparaciones

Energía hidroeléctrica 197

poblacionales 163 164

Problema-análisis: Demografía, envejecimiento de las poblaciones y políticas públicas 165

PARTE III

Problemas relacionados con el uso de combustibles fósiles 191 Uso del carbón 191 Uso del petróleo 193 El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico y el uso del petróleo 195 Uso del gas natural 196

Retrato de la población estadounidense 160 Probables consecuencias del crecimiento continuo de la población 162

Perspectiva global: El impacto del SIDA en las poblaciones

Formación de combustible fósil 189

Perspectiva global: Desarrollo de la energía en China

200

Energía producida por las olas 201 Energía geotérmica 203 Energía eólica 204 Energía solar 206 Conversión de la biomasa 208 Combustible de leña 211 Residuos sólidos 212

Energía 168 Vientos de cambio 169

Conservación de la energía 213

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo 170

Problema-análisis: Percepciones públicas de la energía 218

Historia del consumo de energía 171 Fuentes biológicas de energía 171 Incremento del uso de la madera 171 Combustibles fósiles y la Revolución Industrial 172 El papel del automóvil 173

Perspectiva global: Reducción del uso del automóvil en las ciudades 174

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Economía del hidrógeno 214

Perspectiva global: La Presa de las tres gargantas

217

CAPÍTULO 11 Energía nuclear: Riesgos y beneficios 220 Naturaleza de la energía nuclear 221 Historia del desarrollo de la energía nuclear 222 Reactores de fisión nuclear 222 Planes para nuevos reactores en el mundo 224 Extensión de la vida de la planta 225

Investigación de las alternativas nucleares 226 Reactores generadores 226

CONTENIDO

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Fusión nuclear 227

CAPÍTULO 13 Planeación del uso del suelo 280

Ciclo del combustible nuclear 227 Materia nuclear y producción de armas 228 Inquietudes acerca de la energía nuclear 229 Seguridad del reactor: los efectos de la Isla de las tres millas y Chernobyl 230

Perspectiva global: El legado nuclear de la Unión Soviética

231

Exposición a la radiación 232 Contaminación térmica 233 Costos de la desactivación 234 Eliminación de residuos radioactivos 236

Migración del centro de la ciudad a los suburbios 283 Factores que contribuyen a la extensión de la urbanización 285

Desarrollo en Asia 239

Un acercamiento al medio ambiente: La instalación de Hanford: almacén de residuos nucleares 240

Problema-análisis: Predicción del futuro de la energía nuclear 242

Administración de recursos 244 Planeación de la conservación de la comunidad natural 245 CAPÍTULO 12 Cuestiones sobre biodiversidad 246

Problemas asociados con el crecimiento urbano no planeado 287

Principios de la planeación del uso de suelo 290

Pérdida y extinción de la biodiversidad 247

Un acercamiento al medio ambiente: Pérdida de humedales

Causas de la extinción 247 Extinción como resultado de la actividad humana 247

en Louisiana 291

Descripción de la biodiversidad 248

Un acercamiento al medio ambiente: Preservación de las tierras

Diversidad genética 248 Diversidad de las especies 249 Diversidad de los ecosistemas 249

de cultivo en Pennsylvania 292

Mecanismos para implementar planes de uso de suelo 292

Valor de la biodiversidad 250 Valor de los servicios biológicos y del ecosistema 250

Perspectiva global: “Áreas difíciles” de la biodiversidad

251

Valores económicos directos 254 Valores éticos 255

Establecimiento de agencias de planeación regional o estatal 293 Adquisición de tierras o derechos de uso 294 Regulación del uso 294

Cuestiones especiales de la planeación urbana 295 Planeación del transporte urbano 295

Un acercamiento al medio ambiente: Planeación del uso de suelo

Amenazas a la biodiversidad 255

y la contaminación estética 296

Pérdida del hábitat 255 Sobreexplotación 261 Introducción de especies exóticas 264 Control de plagas de organismos 266

Planeación de la recreación urbana 297 Reurbanización en las áreas interiores de la ciudad 297 Crecimiento inteligente 299

Problemas relacionados con el uso de terrenos propiedad del gobierno federal 299 Problema-análisis: Ganadores del crecimiento inteligente 302

Un acercamiento al medio ambiente: El búho manchado del Norte 268

¿Qué se está haciendo para preservar la biodiversidad? 268 269

CAPÍTULO 14 El suelo y sus usos 305

Protección legal 269 Administración sostenible de las poblaciones de vida silvestre 272

Un acercamiento al medio ambiente: El cóndor de California Administración sostenible de las poblaciones de peces 275

Problema-análisis: El problema de la imagen 277

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Factores de estilo de vida 286 Factores económicos 286 Factores y políticas de planeación 286 Problemas de transporte 287 Contaminación del aire 287 Baja eficacia de la energía 287 Pérdida del sentido de comunidad 287 Muerte del centro de la ciudad 288 Costos mayores de la infraestructura 288 Pérdida del espacio abierto 288 Pérdida de tierras de cultivo 288 Problemas de contaminación del agua 288 Problemas de inundación de bordes ribereños 288 Desperdicio de los humedales 289 Otras consideraciones sobre el uso de suelo 290

PARTE IV

CONTENIDO

Importancia de las vías fluviales 281 Transformación de rural a urbano 281

Perspectiva global: Urbanización en los países en vías de desarrollo 283

Políticas de la energía nuclear 238

Perspectiva global: La historia del bisonte

La necesidad de planeación 281 Fuerzas históricas que dieron forma al uso de suelo en Norteamérica 281

275

Procesos geológicos 306 Suelo y tierra 308 Formación del suelo 309 Propiedades del suelo 310 Perfil del suelo 313 Erosión del suelo 315 Prácticas de conservación del suelo 316

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CAPÍTULO 16 Administración del agua 352

Un acercamiento al medio ambiente: Desertificación y seguridad global 318

Un acercamiento al medio ambiente: Programa de seguridad para la conservación 319 Agricultura de contorno 319 Agricultura en hileras 319 Terrazas 320 Vías fluviales 320 Rompevientos 320

Uso doméstico del agua 357 Uso agrícola del agua 358 Uso industrial del agua 359 Uso del agua en corriente 360

Labranza convencional frente a labranza de conservación 320 Protección del suelo en tierras no cultivables 323

Un acercamiento al medio ambiente: El plan de agua de California

Un acercamiento al medio ambiente: Tipos de capacidades de la

361

Perspectiva global: Comparación del uso del agua y la

tierra 324

Perspectiva global: Degradación mundial del suelo

El problema del agua 353 El ciclo hidrológico 354 Influencias humanas en el ciclo hidrológico 355 Tipos de uso del agua 356

contaminación en países industrializados y en vías de desarrollo 363

326

Problema-análisis: Fertilidad del suelo y hambruna en África 327

Tipos y fuentes de contaminación del agua 364 Contaminación de aguas municipales 366

Perspectiva global: Limpieza del sagrado Río Ganges

CAPÍTULO 15 Métodos agrícolas y administración de plagas 329

367

Contaminación agrícola del agua 368 Contaminación industrial del agua 368 Contaminación térmica 369 Contaminación marina por derrames petroleros 369 Contaminación del agua subterránea 369

Desarrollo de la agricultura 330 Agricultura itinerante 330 Agricultura de mano de obra intensa 330 Agricultura mecanizada 331

Problemas de planeación de uso del agua 371 Desviación de las aguas 372 Tratamiento de aguas residuales 373

Combustible fósil frente a energía muscular 332 El impacto de los fertilizantes 332 Uso de compuestos químicos agrícolas 333

Un acercamiento al medio ambiente: La restauración del

Un acercamiento al medio ambiente: DDT. Perspectiva histórica

Everglades 375 334

Insecticidas 334 Herbicidas 335

Un acercamiento al medio ambiente: Una nueva generación de insecticidas 337

Salinización 376 Explotación del agua subterránea 376 Preservación de áreas escénicas acuáticas y del hábitat de la vida silvestre 377

Perspectiva global: La muerte de un mar

379

Perspectiva global: La zona muerta del Golfo de México

Fungicidas y raticidas 336 Otros productos químicos agrícolas 337

381

Problema-análisis: ¿Hay plomo en su agua potable? 383

Problemas con el empleo de pesticidas 337 Persistencia 337 Bioacumulación y biomagnificación 338 Resistencia al pesticida 339

PARTE V

Perspectiva global: Desarrollo económico y producción de alimentos en China 340

Contaminación y políticas 386 El Lago Champlain: no es fácil que permanezca limpio 387

Perspectiva global: Suelos contaminados en la ex Unión CAPÍTULO 17 Problemas referentes a la calidad del aire 388

Soviética 341 Efectos sobre organismos no objetivo 341 Inquietudes sobre la salud humana 342

¿Por qué los pesticidas son tan utilizados? 342

Un acercamiento al medio ambiente: Producción industrial de

Monóxido de carbono 391

ganado 343

Alternativas a la agricultura convencional 343

Un acercamiento al medio ambiente: Aditivos de alimentos

Perspectiva global: Contaminación del aire en la Ciudad de 344

Técnicas para proteger los recursos del agua y el suelo 344 Administración integrada de pestes 345

Problema-análisis: ¿Qué son los alimentos orgánicos? 349

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La atmósfera 389 Contaminación de la atmósfera 390 Categorías de contaminantes del aire 390

México 392 Materia particulada 392 Dióxido de azufre 393 Dióxido de nitrógeno 393 Plomo 393 Compuestos orgánicos volátiles 394

CONTENIDO

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Un acercamiento al medio ambiente: Determinación de la

Ozono a nivel de la troposfera y smog fotoquímico 394 Contaminantes peligrosos del aire 397

toxicidad 439

Control de la contaminación del aire 397

Establecimiento de los límites de exposición 439 Toxicidad aguda y crónica 439 Sinergia 440 Contaminantes persistentes y no persistentes 440

Emisiones de vehículos de motor 397 Emisiones de materias particuladas 398 Emisiones de las plantas de energía 398

Un acercamiento al medio ambiente: Contaminación por ruido

399

Perspectiva global: Envenenamiento por plomo y mercurio

Ley de aire limpio 400

Deposición ácida 400 Adelgazamiento de la capa de ozono 403 Calentamiento global y cambio climático 403

Un acercamiento al medio ambiente: El humo de segunda mano

404

Eficiencia energética 410 Función de la biomasa 410 Fuerzas económicas y políticas 410

Contaminación del aire en espacios cerrados 411

Perspectiva global: El Protocolo de Kyoto sobre los gases invernadero 412

peligrosos 444 Emisiones de compuestos químicos tóxicos 444 Reducción de la cantidad de residuos en la fuente 446 Reciclaje de residuos 446 Tratamiento de residuos 446 Métodos de disposición final 446

Tráfico internacional de residuos peligrosos 447

Perspectiva global: Residuos peligrosos y materiales tóxicos en China 448

414

Problema-análisis: Contaminación, políticas y elecciones personales 417

CAPÍTULO 18 Administración y disposición final de residuos sólidos 419 Clasificación de residuos sólidos 420 Residuos sólidos municipales 420

Un acercamiento al medio ambiente: Remoción de la parte superior de las montañas 422

Métodos para disposición final de residuos 422 Rellenos sanitarios 423 Incineración 424

Un acercamiento al medio ambiente: Empleo de resinas en el embalaje de consumo 427 Producción de mantillo y composta 426

Un acercamiento al medio ambiente: ¿Qué hacer para reducir los residuos y ahorrar dinero? 429 Reducción en la fuente 429 Reciclado 429

Un acercamiento al medio ambiente: El reciclaje es un gran negocio 431

Problema-análisis: ¿Papel o plástico? 433

CAPÍTULO 19 Regulación de materiales peligrosos 435 Materiales tóxicos y peligrosos en nuestro medio ambiente 436 Sustancias tóxicas y peligrosas. Algunas definiciones 436 Definición de residuos peligrosos 437 Problemas implicados en el establecimiento de regulaciones 438 Identificación de materiales peligrosos y tóxicos 438

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Un acercamiento al medio ambiente: Computadoras: residuos Elecciones en el manejo de residuos peligrosos 444

Manejo del cambio climático 410

CONTENIDO

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Riesgos para la salud asociados con los residuos peligrosos 442 Tiraderos de residuos peligrosos: un legado de abuso 443

Causas del calentamiento global y del cambio climático 405 Consecuencias potenciales del calentamiento global y del cambio climático 407

Un acercamiento al medio ambiente: Radón

Problemas ambientales ocasionados por residuos peligrosos 440

Evolución del programa de administración de residuos peligrosos 449 Problema-análisis: Residuos peligrosos en el hogar 450

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones 452 Nuevos retos para un nuevo siglo 453 Gobierno y administración 454 Lecciones del pasado 455 Planeación del futuro 455 Definición del futuro 456

Desarrollo de políticas ambientales en Estados Unidos 457 La naturaleza cambiante de las políticas ambientales 460

Políticas y regulación ambiental 460 Reverdecimiento de la geopolítica 463

Un acercamiento al medio ambiente: La transformación de la naturaleza de la regulación ambiental: La Ley de agua potable segura 464

Terrorismo y medio ambiente 465 Política ambiental internacional 468

Perspectiva global: Estándares ISO para los sistemas de administración del medio ambiente 469

Perspectiva global: Examen general a una organización internacional: La Comisión Ballenera Internacional 470 Cumbre para la Tierra sobre medio ambiente y desarrollo 472 Política ambiental y la Unión Europea 472 Nuevos instrumentos internacionales 473

Todo regresa a ti 474 Problema-análisis: Gasolina, impuestos y medio ambiente 475 Glosario G-1 Créditos C-1 Índice I-1

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Diez respetadas y exitosas ediciones Al producir la décima edición de este texto, consideramos conveniente celebrar su éxito y hacer una reflexión acerca de la manera en que este campo de conocimiento ha cambiado a lo largo de las pasadas dos décadas. Desde que en 1983 se publicó por primera vez el libro Ciencia ambiental: un estudio de interrelaciones, ha sido traducido al idioma chino y al coreano; además, estimamos que casi un millón de estudiantes lo han utilizado. A través de estas 10 ediciones hemos observado cambios significativos en la ciencia ambiental. En un principio, la mayor parte de los cursos fueron diseñados para despertar la conciencia acerca de los temas ambientales. En la actualidad, el campo de la ciencia ambiental se ha convertido en una disciplina prioritaria en muchos colegios y universidades. Los estudiantes que se inscriben en un curso de introducción a la ciencia ambiental pueden encaminarse hacia el estudio de diversos aspectos que no estaban presentes 20 años atrás. Por ejemplo, áreas como el derecho ambiental y la ingeniería ambiental constituyen nuevas disciplinas. Por otra parte, en las disciplinas tradicionales como la planeación de paisajes, la planeación urbana, la agricultura y la ingeniería industrial ahora se manifiesta un gran interés en los asuntos ambientales. Asimismo, mantenernos al día en este campo en constante cambio representa un ejercicio intelectual muy interesante. Por ejemplo, a principios de la década de los ochenta, la contaminación del aire y el agua por las industrias fue un asunto crucial de los países en vías de desarrollo. No obstante, en la actualidad, la mayoría de las industrias han realizado mejoras importantes para el control de la contaminación y han dejado de ser las fuentes principales de contaminación de agua y aire. Hoy en día, las acciones de cada ciudadano son la razón principal de la contaminación. Además, el uso del automóvil es la causa de la mayor parte de la contaminación del aire que afecta a las ciudades, mientras que la inundación de plantíos, las calles de las ciudades y las granjas representan una importante fuente de contaminación del agua. También han surgido muchos problemas ambientales nuevos, como el cambio climático, la pandemia del SIDA, los cultivos modificados genéticamente y las inquietudes acerca de la pérdida de la biodiversidad; todas estas dificultades se han convertido en cuestiones fundamentales. Con el paso del tiempo y al asumir la trascendencia de todos estos asuntos, los hemos incorporado al texto.

¿Por qué “un estudio de interrelaciones”? La ciencia ambiental es un campo interdisciplinario. Debido a que los desajustes ambientales son resultado de la interacción entre los huma-

nos y el mundo natural, es preciso incluir a ambos en la búsqueda de soluciones para los problemas ambientales. Es importante tener una perspectiva histórica, valorar las realidades económica y política, reconocer el papel de las diferentes experiencias sociales y contextos éticos, e integrarlos con la ciencia que explica el mundo natural y la forma en que lo afectamos. El libro de texto Ciencia ambiental: un estudio de interrelaciones incorpora todas estas fuentes de información al analizar cualquier cuestión ambiental. Este libro está pensado para un curso de introducción de un semestre, que es tomado por estudiantes que tienen una amplia variedad de metas profesionales. El tema central del texto es la interrelación. Ningún texto de esta naturaleza puede cubrir todos los temas a profundidad. Además, algunos hechos se presentan en cuadros, gráficas y dibujos para ayudar a representar la magnitud de las cuestiones ambientales. El enfoque principal de esta obra es la identificación de las cuestiones más importantes y dar los ejemplos apropiados para ilustrar las complejas interacciones que caracterizan a todos los problemas ambientales. Se proporcionan los datos necesarios para la persona interesada en estos temas, de manera que no se confundan los conceptos y principios generales explicados. Los autores se esforzaron por presentar una visión balanceada de los problemas, evitando de manera diligente los sesgos personales y las filosofías en boga. El objetivo de este libro no es decirle lo que debe pensar; en lugar de ello, la meta es proporcionar acceso a la información y el marco conceptual necesario para comprender las cuestiones complejas, de manera que usted logre percibir la naturaleza de los problemas ambientales y formular sus propios puntos de vista.

¡La novedad en esta edición de aniversario! Una nueva autora nos proporciona su experiencia y perspectiva únicas Gracias a la contribución especial de la autora Anne Todd Bockarie, se actualizaron los capítulos 2 y 16 para la décima edición. Ella es profesora asistente de biología en la Universidad de Filadelfia, e imparte las materias de Ecología, Biodiversidad, Ciencia ambiental, Introducción a la biología y Tópicos especiales: Conservación tropical. Ayudó a desarrollar el programa de Ciencia ambiental en la universidad, así como la nueva especialidad en Biología de la conservación y medio ambiente. Ha creado nuevos cursos sobre métodos ecológicos de campo, evaluación de arrecifes de coral en Jamaica y administración de la vida silvestre en el Parque Nacional Yellowstone. Tiene el puesto de Investigador asociado en Yale University y ha supervisado investigaciones universitarias sobre los impactos ecológicos y sociales de la restauración a gran

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escala del parque durante los últimos seis años. A la Dra. Bockarie la respaldan los grados de maestría y doctorado en Extensión de la reforestación y silvicultura que obtuvo en Florida University. Asimismo, tiene una amplia experiencia internacional en consultoría y capacitación en agricultura, silvicultura y administración de parques en África y el Caribe.

nueva tabla sobre las causas de la muerte accidental. Ahora, este capítulo explica el tema de los recursos renovables y no renovables, e incluye una importante sección acerca de la asignación de valor a los recursos naturales. También cuenta con nueva información en las secciones relativas a los costos diferidos, los costos externos y los subsidios. Nuevos estudios de caso “Problema-análisis”

Nuevo capítulo relativo a la biodiversidad El capítulo 12, “Cuestiones sobre biodiversidad”, analiza la manera en que el crecimiento poblacional y la capacidad de la gente para explotar los recursos, generó los problemas actuales de la biodiversidad. Este importante tema se estudia desde el nivel genético, de especie y de ecosistema, mientras que el valor de la biodiversidad se explica desde diferentes perspectivas: ética, valores económicos directos y servicios que los organismos proveen a los ecosistemas en funcionamiento. En cuanto a las amenazas que enfrenta la biodiversidad se exponen la pérdida del hábitat, la sobreexplotación, la introducción de especies exóticas y el control de plagas de organismos. El capítulo finaliza con una visión general de los esfuerzos para proteger la diversidad, e incluye la exposición de la protección legal y los pasos necesarios para asegurar que se utilicen las prácticas para la administración sostenible para preservar la biodiversidad. Análisis profundo de la sostenibilidad La sostenibilidad es un concepto medular en esta obra, ya que se estudia en varios capítulos. En el capítulo 2 se analiza aquélla dentro del contexto de las consideraciones éticas. El capítulo 3 es una extensión de la idea, pero esta vez desde un punto de vista económico. La sostenibilidad también se aborda en los capítulos referentes al uso de la energía, la biodiversidad, administración del agua y la agricultura, así como en muchos otros puntos del libro. Hay una nueva sección en la que se estudia el cambio ambiental Al observar las cuestiones ambientales generales encontramos que son las mismas hoy que las que existían en 1983. A pesar de que hay un progreso significativo en la resolución de algunos problemas ambientales, en otras cuestiones el avance ha sido lento, y han surgido nuevas amenazas o dificultades. Para ayudar al lector a evaluar el progreso y valorar la dificultad de algunos problemas, se creó una nueva característica en esta edición. Cada capítulo inicia con una sección denominada “Pasado, presente y futuro” que muestra cómo han cambiado los temas específicos analizados en el capítulo a lo largo de más de 20 años. El nuevo diseño aporta profundidad y realismo Esta nueva edición cuenta con más de 40 nuevas figuras y tablas, muchas de las cuales se realizaron de una manera más realista en un estilo tridimensional; otras han sido revisadas para reflejar la actualización de los datos y contenidos. El capítulo 3 “Riesgo y costo” ha sido completamente reescrito El capítulo 3, “Riesgo y costo: elementos de la toma de decisiones”, cuenta con una nueva introducción a los temas de riesgo y economía, una sección renovada acerca de cómo se caracteriza el riesgo y una

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Cada capítulo de la décima edición presenta una nueva sección denominada “Problema–análisis”, que tiene la intención de reflejar las cuestiones actuales y nuevos datos concernientes al tema del capítulo. Además, cuenta con 10 nuevas lecturas que fueron elegidas de manera cuidadosa para complementar el contenido del texto renovado. Nuevo mapamundi desplegable Esta pieza única, desplegable y de gran tamaño presenta regiones ecológicas y divisiones políticas llenas de color, lo cual permite a los estudiantes recurrir a él mientras leen el texto. Esto les ayudará a comprender y apreciar mejor las cuestiones globales ambientales. Los ensayos de los autores invitados aportan ejemplos regionales En esta décima edición cada parte inicia con un nuevo ensayo de un autor invitado, cuyo tema resalta alguna cuestión ambiental cercana a su hogar. Estos artículos ofrecen una idea de lo parecidos que son los problemas en el mundo a los que suceden en el patio trasero de la casa de los estudiantes. • La parte I inicia con un ensayo titulado “¿Es posible salvar a los cangrejos azules y a los pescadores?”, el cual describe la regulación de la pesca del cangrejo azul en la bahía Chesapeake, ya que narra un problema específico y las ramificaciones de la acción regulativa. Autor: Jennifer Rhode, Georgia College y State University. • La parte II inicia con el ensayo: “Imitación de la madre naturaleza en un lago de Florida”, el cual examina la limpieza de un lago en Florida central y su efecto sobre los ecosistemas y los negocios. Este ensayo constituye una excelente transición a los siguientes capítulos de esta unidad, la cual proporciona una interpretación de los principios ecológicos que son básicos para las interacciones entre el organismo y el flujo de materia y energía en los ecosistemas. Autores: Blase Maffia y Lisa Ganser, University of Miami. • La parte III se consagra a la energía, y comienza con el siguiente artículo: “Vientos de cambio”, el cual examina los eventos que llevaron a una compañía de electricidad, que dependía de la energía nuclear, a invertir en energía eólica en Minnesota. Autor: John C. Cronn, St. Cloud State University. • La parte IV empieza con un ensayo, “Planeación de la conservación de la comunidad natural” que describe la política de California para preservar la biodiversidad. Autor: Morgan Barrows, Saddleback College. • El ensayo de la parte V, “Lago Champlain: no es fácil que permanezca limpio”, introduce el tema de la contaminación al investigar los efectos de las actividades humanas en el ecosistema del Lago Champlain; además, constituye un buen preámbulo para

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el conflicto entre el impacto humano sobre el medio ambiente y los esfuerzos para reducir el daño. Autor: Alan McIntosh, University of Vermont. Una revisión significativa Como en las ediciones previas, las sugerencias de los revisores han sido incorporadas al texto. Algunas de estas propuestas requirieron pequeños cambios en el texto o las figuras para mejorar la claridad y la precisión. Otras necesitaron mayores revisiones en el contenido de ciertos capítulos. Algunos cambios específicos comprenden lo siguiente: • El capítulo 1 tiene dos nuevas secciones: Un acercamiento al medio ambiente: “El uso y conflicto del recurso tradicional, la gerencia en el Parque Nacional Keoladeo. La India, ciencia frente a política”, y Perspectiva global: “La biodiversidad, el bienestar humano y el desarrollo económico”. • El capítulo 2 cuenta con una nueva tabla que enumera los logros de algunos tratados internacionales, así como una nueva sección: Un acercamiento al medio ambiente: “¿Qué hay en su traspatio?”, que permite a los estudiantes evaluar el nivel de contaminación en su vecindario. Asimismo, se ampliaron por completo las secciones que tratan de los principios de CERES (Coalición para economías ambientalmente responsables), cuestiones de justicia ambiental y tratados internacionales sobre especies en peligro de extinción. • El capítulo 3 fue revisado integralmente y comprende tres importantes secciones nuevas, las cuales tratan sobre los recursos renovables y no renovables, cuestiones ambientales y contaminación, y subsidios. Estos cambios están apoyados por nuevas tablas y figuras. • El capítulo 5 presenta una nueva sección: Un acercamiento al medio ambiente titulado: “Salud humana y especies exóticas”. • El capítulo 6 contiene una nueva sección: Un acercamiento al medio ambiente titulado: “Plantas acuáticas invasoras no nativas”. • El capítulo 7 provee nuevo material acerca de los ciclos de la rata campestre del Ártico y el concepto de capacidad cultural de sostenimiento. • El capítulo 8 fue actualizado con información reciente acerca de la población humana. • El capítulo 9 presenta una nueva sección referente a las políticas y la economía del uso de energía, que incorpora estándares de eficiencia del combustible y el tema de la OPEP, así como numerosas y nuevas figuras revisadas. • El capítulo 10 ahora brinda una amplia cobertura del tema de la energía renovable, así como de la eficiencia y conservación energética. • El capítulo 11 contiene una nueva sección que explica las políticas de la energía nuclear; también contiene material adicional acerca de la demanda mundial de este tipo de energía. • El capítulo 12 fue reescrito íntegramente para resaltar las cuestiones referentes a la biodiversidad. Su nueva Perspectiva global: “Áreas difíciles de la biodiversidad”, cuenta con una tabla y

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mapa extensos que detallan las características y ubicación de estos importantes ecosistemas. El capítulo también incluye nuevo material acerca de los aspectos de la biodiversidad, ya sea que éstos sean genéticos, de especies o de diversidad en los ecosistemas; por ejemplo, información acerca del valor de la biodiversidad; una importante sección nueva relativa a las amenazas de la biodiversidad que se enfoca en la pérdida de hábitat, sobreexplotación, introducción de especies exóticas y control de plagas de organismos; y una nueva sección concerniente a la protección legal de las especies en peligro. • El capítulo 13 contiene una nueva sección: Un acercamiento al medio ambiente titulado: “Preservación de pantanos en Pennsylvania”. El capítulo también comprende el tema del crecimiento urbano y el crecimiento sostenible. • El capítulo 14 presenta dos nuevas secciones de Un acercamiento al medio ambiente: “Desertificación y seguridad global” y “Programa de seguridad para la conservación”. • El capítulo 15 brinda un nuevo ejemplo, en donde se muestra el desarrollo de la resistencia del insecto al pesticida, incluye una tabla con nuevas cifras de la cantidad de pesticida que se utiliza en las tierras agrícolas. • El capítulo 16 ofrece información actualizada acerca de los esfuerzos para salvar el Mar Aral, el impacto de largo plazo del derrame petrolero del Exxon Valdez y el uso del agua en el mundo. • El capítulo 17 fue actualizado y modificado para permitir un mejor flujo del contenido. Incluye nueva información acerca de las muertes en Europa debido a la onda de calor de 2003. • El capítulo 18 tiene una sección muy amplia acerca de los residuos de explotación, e incluye una sección de Un acercamiento al medio ambiente, titulada: “Remoción de la capa superior de la montaña”. • El capítulo 19 también fue renovado e incluye una nueva gráfica que muestra la responsabilidad de las industrias en cuanto a las emanaciones tóxicas. • En el capítulo 20 se amplió el tema de los beneficios sociales del cumplimiento ambiental; además, se incluye una nueva sección que explica la diferencia entre rectoría y gobierno. En este capítulo se cuenta con dos nuevas tablas y una nueva Perspectiva global acerca de “Los estándares ISO para los sistemas de administración del medio ambiente”.

Agradecimientos La creación de este libro de texto requirió un equipo de profesionales que brindó guía, críticas y ánimo. Fue importante tener una comunicación y diálogo abiertos para tratar los diversos aspectos que surgían durante el desarrollo y producción del texto. Por lo tanto, queremos agradecer a la editora Marge Kemp, a los editores de desarrollo Kathy Loewenberg y Kennie Harris, a los gerentes de marketing Lisa Gottschalk y Tami Petsche, a la administradora de proyectos Mary Powers, a la supervisora de producción Sandy Ludovissy, a la coordinadora de investigación fotográfica Lori Hancock, y al diseñador David Hash por sus sugerencias y amabilidad.

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Asimismo, queremos expresar nuestra gratitud a los autores invitados por sus ensayos; su contribución añadió una interesante perspectiva regional a cada una de las cinco unidades: Jennifer Rhode, Georgia College y State University; Blase Maffia y Lisa Ganser, University of Miami; John C. Cronn, St. Cloud State University; Morgan Barrows, Saddleback College, y Alan MacIntosh, University of Vermont. Por último, queremos agradecer a nuestros colegas que han revisado, todo o parte, de Ciencia ambiental: un estudio de interrelaciones. Su valiosa contribución ayudó a dar forma a esta obra, así como a satisfacer las necesidades de los profesores alrededor del mundo. En particular, agradecemos el apoyo de: Saleem H. Ali, University of Vermont; Frank Bartell, Community College of Philadelphia; Donna Bivans, Pitt Community College; Daniel Capuano, Hudson Valley Community College; Richard Clements, Chattanooga State Tech College; John C. Cronn, St. Cloud State University; Peter Konovnitzine, Chaffey College; Julie Phillips, De Anza College; Lauren Preske, University of Southern Indiana; Jennifer Rhode, Georgia College y State University; Daniel Sivek, University of Wisconsin-Stevens Point; Kristen Jensen Sullivan, De Anza College; Sara Topf, Parks College; Mike Toscazo, San Joaquin Delta College; Arlene Westhoven, Ferris State University, y Jeff White, Lake Land College. Eldon D. Enger Bradley F. Smith

Materiales de apoyo Esta obra cuenta con interesantes complementos que fortalecen los procesos de enseñanza-aprendizaje, así como la evaluación de éstos. Mismos que se otorgan a profesores que adoptan este texto para sus cursos. Para obtener más información y conocer la política de entrega de estos materiales, contacte a su representante McGraw-Hill o envíe un correo electrónico a [email protected] Centro de aprendizaje en línea (http://www.mhhe.com/environmentalscience)

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Este sitio en la red en inglés ofrece un gran número de fuentes tanto para estudiantes como para profesores. Recursos para estudiantes. Todo lo que usted necesita en un solo lugar: • Preguntas de práctica • Lecturas adicionales • Herramientas de estudio • Guía para la investigación electrónica • Perspectivas regionales (estudio de casos) • Animaciones • Información de carreras • Cómo contactar a los funcionarios de gobierno • Acceso a la ciencia (ofrece la ventaja de una enciclopedia interactiva en línea) Recursos para el profesor. Además de todo lo anterior, usted recibirá: • Respuesta a sus preguntas • Actividades para el salón de clase • Preguntas para el sistema de rendimiento en el salón de clase (CPS, por sus siglas en inglés) • Conferencias en PowerPoint • Mapamundis interactivos • Páginas exteriores (para crear su propio sitio Web del curso)

Publicación a la medida ¿Sabía usted que puede diseñar su propio texto o manual de laboratorio mediante cualquier texto de McGraw-Hill y su material personal para crear un producto hecho a la medida que se correlacione específicamente con las metas de su curso y su plan de estudios? Hable con el representante de ventas de McGraw-Hill acerca de esta creativa opción.

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Eldon D. Enger es profesor emérito de biología en Delta College, colegio comunitario cercano a Saginaw, Michigan. Obtuvo la licenciatura en artes y ciencias y la maestría en ciencias por Michigan University. Cuenta con más de 30 años de experiencia docente, durante los cuales ha impartido los cursos de biología, zoología, ciencia ambiental, entre otros. Ha sido parte activa en el desarrollo de planes de estudio y cursos. Una contribución importante al plan de estudios fue el desarrollo del plan de estudios para técnico ambientalista y los cursos que lo apoyan. También ha estado involucrado en el desarrollo de los cursos dirigidos a la comunidad para el aprendizaje de la ecología de corrientes, la ecología de invierno y la identificación de plantas. Cada uno de estos cursos involucró a los estudiantes en experiencias de un fin de semana de duración, en entornos naturales que conjugaban la educación ambiental con la actividad física: la ecología de corriente con el canotaje, la ecología de invierno con el esquí, y la identificación de plantas con el excursionismo. El profesor Enger es un defensor de la variedad en la metodología docente, ya que considera que cuando los estudiantes tienen una multiplicidad de experiencias es más probable que aprendan. Además de las tareas típicas del libro de texto, conferencias y actividades de laboratorio, sus clases incluyen tareas escritas, presentación de material de exposición, debates realizados por los estudiantes en cuanto a cuestiones controversiales, experiencias de campo, proyectos estudiantiles individuales, así como el análisis de ejemplos locales y eventos actuales relevantes. Considera que los libros de texto son muy valiosos para presentar el contenido, en especial si cuentan con precisión, dibujos informativos y ejemplos visuales; mientras que las clases son mejores si ayudan a los estudiantes a comprender los temas y a establecer conexiones, y las actividades de laboratorio proveen actividades prácticas importantes. El profesor Enger recibió el premio Bergstein a la excelencia docente y el Scholarly Achievement Award del Delta College, también ha sido dos veces electo como Fulbright Exchange Teacher —de Australia y Escocia—. Asimismo, ha participado como voluntario en varios programas de investigación de observación de la Tierra; por ejemplo, el estudio del comportamiento de un pájaro conocido como el manaquín de cola larga en Costa Rica, la participación en un estudio para reintroducir a los marsupiales en peligro de las islas a la isla principal de Australia, y esfuerzos para proteger a la tortuga de caparazón de cuero en Costa Rica. También fungió como participante en el programa People to People, el cual permitió el intercambio de ideas entre profesionales ambientalistas de Estados Unidos y Sudáfrica. En sus viajes ha invertido tiempo considerable para visitar los arrecifes de coral, las costas oceánicas, los manglares pantanosos, los bosques de coníferas, la tundra alpina, prados, selvas tropicales, bosques de nubes, desiertos, selvas templadas, bosques caducos y muchos otros ecosistemas especiales. Estas experiencias proporcionan el sustento para la apreciación de las cuestiones ambientales desde una perspectiva más amplia. El profesor Enger está casado, tiene dos hijos mayores y disfruta de diferentes pasatiempos al aire libre, como el esquí a campo traviesa, la excursión a pie, la caza, la pesca, ir de campamento y la jardinería. La lectura de varias publicaciones periódicas, la apicultura, cantar en un coro de la iglesia y la jardinería son otros de sus muchos intereses.

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Bradley F. Smith es el decano del Huxley College of Environmental Studies de Washington University en Bellingham, Washington. Antes de asumir la posición de decano en 1994, se desempeñó de 1991 a 1994 como el primer director de la Oficina de Educación Ambiental de la Agencia de Protección Ambiental Estadounidense en Washington, D.C. También fungió como presidente interino de la Fundación de Educación y Capacitación Ambiental Nacional en Washington, D.C. y como asistente especial del director de la Agencia de Protección Ambiental. Antes de trasladarse a Washington, D.C., el decano Smith fue profesor de ciencia política y estudios ambientales durante 15 años, y director ejecutivo de un centro de educación ambiental y refugio natural por cinco años. Cuenta con una experiencia internacional considerable. Fue a Inglaterra como profesor de intercambio Fulbright y trabajó como investigador asociado para Environment Canada en New Brunswick, Canadá. Con frecuencia, da conferencias sobre los asuntos ambientales mundiales y trabaja en el Programa Internacional de Académicos para la Agencia de Información Estadounidense. También funge como representante de Estados Unidos en la Comisión trilateral sobre educación ambiental con Canadá y México. En 1995, fue premiado con una beca de la OTAN para estudiar los problemas ambientales asociados al desmantelamiento en las bases militares de la ex Unión Soviética en Europa del este. El decano Smith es profesor adjunto en la Far Eastern State University en Vladivostok, Rusia, y es miembro de la Academia rusa del transporte. También ha trabajado como comisionado de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) y es presidente de la Red de aprendizaje conservacionista del mundo de la IUCN. En el ámbito nacional, el profesor Smith se desempeñó como un miembro/consejero de muchos consejos directivos de las organizaciones ambientales, juntas consultivas y comités ejecutivos. Es el codirector del Consejo de sostenibilidad estatal de Washington y presidente del Consejo de decanos y directores ambientalistas. Anteriormente trabajó en el consejo del presidente Clinton para el desarrollo sostenible (fuerza de tarea educativa). El profesor Smith tiene la licenciatura en artes y ciencias, el grado de maestro en artes y ciencias políticas y administración pública y un doctorado de la School of Natural Resources en la University of Michigan. El decano vive con su esposa Daria, su hija Morgan, su hijo Ian, y un Setter inglés llamado Skye, en Puget Sound al sur de Bellingham. Es un ávido entusiasta de la vida al aire libre.

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l mundo actual corresponde a una edad de información. Las computadoras, el correo electrónico, Internet, los discos compactos, las noticias instantáneas y los faxes nos traen información más rápido que antes. Por ejemplo, una búsqueda simple en Internet proporcionará gran cantidad de datos provenientes de diversas fuentes. Cierta información es resultado del escrutinio y ha sido bastante validada, otra incluye una opinión bien fundamentada, alguna puede mal informar de manera ingenua y, por último, es posible encontrar información que ha sido diseñada de forma engañosa. ¿Cómo evaluar en forma crítica la información que conseguimos? El pensamiento crítico involucra un conjunto de habilidades que ayudan a evaluar los datos, argumentos y opiniones de una manera sistemática y bien pensada. El pensamiento crítico también puede ayudarnos a entender tanto nuestras propias opiniones como los puntos de vista de otros. Es de gran utilidad para evaluar la calidad de la evidencia, reconocer el prejuicio, caracterizar las afirmaciones detrás de los argumentos, identificar las implicaciones de nuestras decisiones y evitar la premura al aceptar conclusiones.

Características del pensamiento crítico El pensamiento crítico involucra habilidades que nos permiten ordenar la información de una manera significativa y desechar aquella que resulta inútil, a la vez que se reconoce la que es valiosa. Algunos componentes clave del pensamiento crítico son:

Reconocer la importancia del contexto Toda la información está basada en ciertas afirmaciones; por ello, es importante reconocer su significado. El pensamiento crítico implica analizar un argumento u opinión e identificar detalladamente el contexto histórico, social, político, económico y científico en el cual se realiza. También es importante entender los tipos de prejuicio contenidos en el argumento y el nivel de conocimiento que el ponente tiene.

Considerar enfoques alternativos Un pensador crítico debe ser capaz de entender y evaluar diferentes puntos de vista. A menudo, éstos pueden variar; por lo tanto, es importante mantener una mente abierta, observar toda la información objetiva e intentar valorar los puntos de vista alternativos. Con frecuencia, las personas no encuentran soluciones obvias a los pro-

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blemas porque se enfocan en una forma de pensar y, de manera inconciente, desestiman las soluciones alternativas válidas.

Esperar y aceptar los errores El buen pensamiento crítico es explorativo y especulativo, pero debe ser templado por la honestidad y un reconocimiento de que se puede estar equivocado. El hecho de tomar valor para desarrollar un argumento compromete el debate con otro, y admite que su pensamiento contiene errores o componentes ilógicos. De la misma manera, señala la voluntad que se percibe para limitar los argumentos de otros. Lo ideal es hacer esto con ingenio y buen humor.

Tener las metas claras Al analizar un argumento o información conserve sus metas de forma clara en la mente. A menudo es fácil desviarse. Una meta clara le permitirá ordenar la información rápidamente en aquello que es pertinente, ya que puede existir información interesante pero no pertinente al problema particular que usted está explorando.

Evaluar la validez de la evidencia La información viene en muchas formas y tiene diferentes grados de validez. Al hacer una evaluación es importante entender que no toda la información de una fuente puede ser de igual calidad. A veces es satisfactoria en temas que son una mezcla de información sólida, entremezclada con ciertas especulaciones o afirmaciones. Sin embargo, cuando se aplica una actitud crítica fuerte a cada pieza separada de información, lo que parece ser un error menor, insignificante o malentendido, puede causar un argumento totalmente enmarañado.

El pensamiento crítico requiere práctica Como en la mayoría de las habilidades, sólo es posible mejorar con la práctica. Al final de cada capítulo de este texto, hay una serie de preguntas que permiten poner en práctica las habilidades del pensamiento crítico. Algunas cuestiones son directas y simplemente le piden que repase los conocimientos a los que ha sido expuesto. Otras le solicitan aplicar la información del capítulo a otros contextos similares. Por último, otras preguntas desarrollan argumentos que requieren sobreponer los conocimientos que ha adquirido del capítulo en diferentes contextos sociales, económicos o políticos. Práctica, práctica, práctica.

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La Ciencia ciencia ambiental Ambientalenenununcontexto Contexto social Social A Uncommercial pescador comercializa fisherman hoists su canasta pot ofde crabs cangrejos aboardahis bordo boatdefrom su barco the Chesapeake en la BahíaBay. de Chesapeake.

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¿Es posible salvar a los cangrejos azules y a los pescadores? Jennifer M. Rhode Universidad de Georgia y Universidad Estatal

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a Bahía Chesapeake se encuentra en la región del Atlántico Medio en la Costa Oriental de Estados Unidos; está rodeada por Maryland y Virginia. En 2001, los pescadores recolectaban en esta bahía casi 270 millones de kilogramos (600 millones de libras) de mariscos; los cangrejos azules constituían aproximadamente 10% de esta cosecha. En este contexto, la pesca de cangrejo azul valía más de 150 millones de dólares por año. Sin embargo, desde mediados de los noventa la población de este crustáceo proveniente de la bahía ha disminuido con rapidez y ahora existe un registro tan bajo que no tiene precedente alguno. En respuesta a los alarmantes declives en la abundancia del cangrejo, el Comité Asesor Biestatal del Cangrejo Azul, así como un grupo de científicos y gerentes de Maryland y Virginia, recomendaron una reducción de 15% en el espesor de la bahía entre 2001 y 2003. La aplicación ha sido lenta, y el futuro de esta especie, la pesca y las personas que comercian con estos crustáceos permanecen en el limbo. Asimismo, el incremento en la presión ejercida sobre la pesca ha contribuido a un declive en las poblaciones de cangrejo azul. En la Bahía Chesapeake las ostras son demasiado escasas para producir un rendimiento comercial viable, que permita a los lugareños que históricamente han pescado ostras y cangrejos, enfocar sus esfuerzos exclusivamente en los cangrejos. Las mejoras tecnológicas han hecho que la comercialización del cangrejo se haga de manera más eficaz, lo que aumenta la proporción de su captura. La captura de este crustáceo también se ha convertido en un pasatiempo muy popular entre el número creciente de pobladores de la Bahía de Chesapeake. Otras fuentes de mortalidad del cangrejo azul, que se mencionarán a continuación, también han reducido el número de esta especie de la Bahía de Chesapeake. Primero, aumentó el número de depredadores. Maryland y Virginia impusieron una moratoria total en la pesca del róbalo rayado desde mediados de 1980 hasta 1989, con el fin de aumentar las poblaciones de peces. Puesto que los cangrejos componen 50% de la dieta del róbalo rayado, podría esperarse un gran número de estos voraces depredadores que provocarían una disminución concomitante en las cantidades de cangrejo azul. En segundo lugar, este tipo de crustáceos se ha vuelto más vulnerable a los depredadores. Los cangrejos azules jóvenes cuentan con camas de hierba marina como camuflaje para protegerse de la depredación; no obstante, ésta incrementa la contaminación de los nutrientes de la Bahía de Chesapeake, incluso causó la muerte masiva de hierba marina en los años sesenta. Aunque estas poblaciones de plantas han empezado a recuperarse, la hierba marina ahora cubre menos de 3% del fondo de la bahía. Al final, la contaminación de nutrientes produce un decremento dramático en los niveles de oxígeno, lo que causa asfixia a los cangrejos. La evidencia anecdótica apoya esto, así como la incidencia de “la celebración del cangrejo” (el éxodo masivo de estos crustáceos del agua hacia la tierra) parece aumentar. El descenso en sus poblaciones también podría ser el resultado de natalidades decrecientes. Algunos estudios han mostrado que hay muy pocos cangrejos hembras para sostener los números de población histórica, y el número de huevos por hembra ha disminuido. El número de espermas masculinos también se ha reducido. Ambos factores podrían impactar de manera negativa el número de nuevos cangrejos cada año. Por lo tanto, el declive actual en los cangrejos podría atribuirse a varios factores individuales, aun cuando es probable una combinación de más de

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uno. ¿Quién es culpable de este problema? ¿Cómo pueden restaurarse las poblaciones de cangrejos? Las opiniones varían ampliamente. Los estados fronterizos de la Bahía de Chesapeake se han culpado unos a otros por contribuir a la crisis del cangrejo azul. Por ejemplo, Maryland demanda que Virginia tiene un impacto desproporcionado sobre la población de estos crustáceos al permitir: la captura de hembras maduras y de los huevos de esta especie, la captura de cangrejos menores que aún no se han reproducido, la pesca durante todo el año. Virginia, a su vez, al citar el establecimiento de un santuario para desovar (empezó en 2000) y el hecho de que Maryland captura más cangrejos, evidencia que Virginia no está impactando de forma negativa a la especie. Los pescadores aseguran que la disminución de los cangrejos es cíclica, y que se ha exacerbado por el crudo invierno de 2002 y el Huracán Isabel en 2003. Ellos están a favor de restringir la pesca de estos crustáceos o intentar convertir la industria de la acuacultura destructiva a la forma tradicional de vida que ellos y sus familias han mantenido por cientos de años. A falta de estos nativos, los pescadores recreativos capturan demasiados cangrejos y reprochan el incremento en las poblaciones de róbalo rayado a los organismos de control estatal. Los pescadores recreativos de cangrejo exigen el derecho de usar las aguas estatales, citando que ellos tienen que comprar licencias de pesca y obedecen las resoluciones regulativas y límites de captura. Además, con las estadísticas se oponen a las demandas de los lugareños; por ejemplo, la captura recreativa en la estación 2001-2002 fue 13% menor que la reproducción comercial. Los científicos reconocen la observación de los lugareños acerca de que la abundancia del cangrejo a menudo es cíclica. Sin embargo, ellos dicen que estos niveles de reducción de la población han durado demasiado tiempo como para atribuirse a causas naturales. También presentan datos que muestran que, en el pasado, las poblaciones de róbalo rayado y cangrejos azules eran superiores. Así, la presencia de estos peces hace que disminuya automáticamente el número de estos últimos. Los científicos piensan que la solución a las poblaciones decadentes del cangrejo es crear santuarios y corredores de hábitat, lugares donde éstos logren vivir y reproducirse sin la amenaza de la captura. Algunos activistas ecológicos van incluso más allá, declarando que el uso de este recurso natural debe cesar por completo, y reemplazarse con la acuacultura.

¿Qué piensa al respecto? 1. Cerrar la pesca del róbalo rayado permitiría recuperar poblaciones de ese animal en menos de una década. ¿Debe el Comité Asesor Biestatal del Cangrejo Azul tomar acciones similares con la pesca del cangrejo azul? 2. ¿Maryland y Virginia deben pagar a los lugareños para no capturar cangrejos hasta que sus poblaciones se hayan recuperado? 3. ¿Si la pesca recreativa de cangrejos adoptara un programa de capturaliberación ayudaría a que las poblaciones de esta especie se recuperen? ¿Sería un programa popular? 4. ¿Qué clase de evidencia científica ayudaría a decidir si las poblaciones del cangrejo se han recuperado o no?

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Las interrelaciones ambientales

Contenido del capítulo Objetivos Campo de la ciencia ambiental Naturaleza interrelacionada con los problemas ambientales Un enfoque de ecosistema Preocupaciones ambientales regionales El desierto norte El medio agrícola La sequía del oeste La forestación del oeste Los Grandes Lagos y el noreste industrial La diversidad del sur

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Entender por qué los problemas ambientales son complejos e interrelacionados. • Comprender que los problemas ambientales involucran cuestiones sociales, éticas, políticas y económicas, no simplemente científicas. • Entender que las soluciones aceptables a los problemas ambientales a menudo no son fáciles de lograr.

• Entender que todos los organismos tienen un impacto en sus ambientes. • Entender lo que significa aprovechar un ecosistema luego de resolver un problema ambiental. • Reconocer que algunas regiones geográficas tienen problemas ambientales diferentes, pero el proceso para resolverlos con frecuencia es el mismo e involucra compromiso.

Problema-análisis: El destino del lobo gris Un acercamiento al medio ambiente El uso y conflicto del recurso tradicional, la gerencia en el Parque Nacional Keoladeo, la India, ciencia frente a política, pág. 6 El magnífico ecosistema de Yellowstone, pág. 10 Perspectiva global La biodiversidad, el bienestar humano y el desarrollo económico, pág. 11 Las restricciones y los riesgos de un aprovechamiento regional. El ejemplo del Río Delta de Mekong, pág. 15 1983 5% de los colegios y universidades en Estados Unidos ofrecieron grados a los estudiantes de ciencia ambiental o de estudios ambientales. 1983 Había 450 computadoras unidas a Internet. 1983 El producto mundial bruto (GWP, por sus siglas en inglés) fue de 26.5 (2 000 billones de dólares).

2003 62% de colegios y universidades americanos ofrecieron grados al estudiante en ciencia ambiental o estudios ambientales. 2003 El número de computadoras unidas a Internet había aumentado a 162 344 723. 2003 El GWP había crecido a 46.8 (2 000 billones de dólares).

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Campo de la ciencia ambiental

Decisiones

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La ciencia ambiental es un área interdisciplinaria de estudio que incluye aspectos teóricos y de aplicación del impacto humano en el mundo. Puesto que los humanos generalmente se organizan en grupos, la ciencia ambiental debe tratar la política, la organización social, la economía, la ética y la filosofía. Así, la ciencia ambiental es una mezcla de ciencia tradicional, de valores individuales y sociales, y de conocimiento político. (Ver figura 1.1.) Aunque la ciencia ambiental, como un campo de estudio, está evolucionando, continúa arraigada en la historia de los inicios de la civilización. Muchas culturas antiguas expresaron una veneración por las plantas, los animales y las características geográficas que les proporcionaron alimento, agua y transporte. Estas características todavía son apreciadas por muchas personas modernas. Aunque la siguiente cita de Henry David Thoreau (18171862) tiene un siglo de antigüedad, es consistente con la filosofía ambiental actual:

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Sociología

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Ciencia ambiental

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Figura 1.1 Ciencia ambiental.

El campo de la ciencia ambiental implica la comprensión de principios científicos, influencias económicas y acción política. Asimismo, las decisiones ambientales requieren compromiso. Una decisión que puede ser complicada para un punto de vista científico o económico, no lo es para un rígido punto de vista político. A menudo, las decisiones políticas relativas al ambiente no pueden apoyarse en el análisis económico.

Naturaleza interrelacionada con los problemas ambientales La ciencia ambiental es un campo interdisciplinario de la naturaleza. El significado de la palabra ambiente normalmente se entiende como las condiciones circundantes que afectan a las personas y a otros organismos. En una definición amplia, ambiente es todo lo que afecta a un organismo durante su ciclo de vida. A su vez, todos los organismos, inclu-

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Yo deseo hablar una palabra por la Naturaleza, por la libertad absoluta y la rusticidad, como contraste con una libertad y cultura meramente civil. . . para considerar al hombre como un habitante, o una parte y partida de la Naturaleza, en lugar de un miembro de la sociedad. El interés actual en el estado del ambiente empezó con filósofos como Thoreau y científicos como Rachel Carson, así como por la influencia recibida de la organización del primer Día de la Tierra, el 22 de abril de 1970. Los Días de la Tierra subsiguientes reafirmaron tal compromiso. Como resultado del interés continuo en el estado del mundo y de cómo las personas lo afectan y son afectados por éste, en la actualidad la ciencia ambiental es un curso normal o forma parte del programa en muchas universidades. También se ha incluido en el plan de estudios de escuelas secundarias. La mayoría de los conceptos que se estudian en los cursos de ciencias ambientales se habían enseñado previamente en ecología, conservación, biología o en cursos de geografía. La ciencia ambiental incorpora los aspectos científicos de estos cursos, pero con apertura a las ciencias sociales, tal como la economía, la sociología y las ciencias políticas, creando un nuevo campo interdisciplinario.

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so las personas, afectan muchos componentes en su ambiente. (Ver figura 1.1.) Desde una perspectiva humana, la cuestión ambiental incluye la preocupación sobre la ciencia, la naturaleza, la salud, el empleo, los beneficios, la política, la ética y la economía. Se han tomado más decisiones sociales y políticas con respecto a la jurisdicción política, pero los problemas ambientales no necesariamente coinciden con estos límites políticos. Por ejemplo, la contaminación del aire puede involucrar varias unidades locales de gobernabilidad, es decir, varios estados o provincias, e incluso naciones diferentes. En 1998, la furia de los incendios de bosques en México tenía un impacto severo en

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El uso y conflicto del recurso tradicional, la gerencia en el Parque Nacional Keoladeo, la India, ciencia frente a política El conocimiento científico y la política gubernamental no siempre coinciden. La comunidad científica puede aconsejar a los gobiernos, pero no puede insistir para que adopten ciertas políticas. Esto aplica tanto para los problemas internacionales, tales como el calentamiento global, como para los que son locales y regionales, como los parques nacionales. El Parque Nacional Keoladeo tiene 2 873 hectáreas; (7 096 acres) es un pequeño sistema de pantano artificial localizado cerca de Bharatpur en la llanura Ganges en la India. El pantano se creó en 1750 por la realeza local para atraer aves migratorias para cazar. Hoy, casi 350 especies de aves, incluso la grulla siberiana que está en peligro de extinción, habitan el parque temporalmente. Por ello, en 1982 Keoladeo se declaró un parque nacional. El búfalo de agua, tradicionalmente admitido para pastar en el parque, una maleza de agua que crece en el pantano y la grulla siberiana coexisten en una relación tripartita. El búfalo pasta en la maleza controlando su crecimiento. El búfalo, al segar la maleza, hizo posible que las grullas excavaran los tubérculos de la planta, una de sus pocas fuentes de alimento. Sin embargo, en 1983, el Decreto de Protección de la Fauna de la India prohibió

la calidad del aire en Texas. La contaminación atmosférica generada en China afecta la calidad del aire en los estados costeros del Este de Estados Unidos y en la Columbia Británica, Canadá. En un nivel más local, los problemas de contaminación atmosférica en Ciudad Juárez, México, también causan dificultades en El Paso, Texas. No obstante, el problema va más allá de la calidad del aire y la salud humana. La escala más baja de salarios y las leyes ambientales menos estrictas han influido para que algunas industrias de Estados Unidos se ubiquen en México debido a las ventajas económicas. México y muchas otras naciones en vías de desarrollo están esforzándose por mejorar su imagen ambiental, pero se necesita del dinero generado por la inversión extranjera para mejorar las condiciones y el ambiente en que vive su población. Los contaminantes del aire, producidos en las mayores regiones industriales de Estados Unidos, flotan por la frontera con Canadá, donde la lluvia ácida daña lagos y bosques. Existe una disputa muy antigua entre Estados Unidos y Canadá sobre este problema. Canadá exige que Estados Unidos haga más para reducir las emisiones que causa la lluvia ácida; en tanto, Estados Unidos exige hacer tanto como sea posible. En otro ejemplo, los

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pastar al búfalo en el parque. Como resultado, la maleza creció de manera desenfrenada hasta madurar, creando una barrera física que impidió a las grullas acceder a su fuente de alimento principal, lo cual llevó a una disminución dramática en los números de grullas en el parque. El Decreto de Protección de la Fauna de la India fue formulado y llevado a cabo sin consultar con los científicos o las comunidades locales. Un estudio realizado durante una década, cuyo costo fue de casi 1 millón de dólares, indicó que el pastoreo del búfalo era importante para controlar el crecimiento del césped y la maleza de agua y, por consiguiente, la grulla siberiana y otras poblaciones de aves. Las comunidades locales y los científicos ya sabían esto. Un taller de tres semanas después de 1990 reunió a las autoridades federales indias, a los científicos regionales y a las comunidades locales. El objetivo era determinar áreas de acuerdo y discordancia entre las comunidades locales y los científicos, acerca de los objetivos de conservación de los planes nacionales adoptados; además, se buscaba identificar las nuevas opciones de administración potencialmente sostenible y proponer maneras en que los científicos locales y líderes de la comunidad podrían entrar en la dirección del parque. El resultado del taller fue un nuevo plan de administración más colaborativo para el parque, basado en alterar la política federal en preferencia al conocimiento científico regional.

granjeros que usan el agua del Río Colorado para el riego reducen la calidad y la cantidad de agua que ingresa a México. Esto causa una fricción política entre México y Estados Unidos. El problema de rechazar la existencia de salmón en el noroeste del Pacífico de Estados Unidos y la Columbia Británica, Canadá, es otro ejemplo de fricción política sobre un recurso natural compartido. Se calcula que en este problema, tan sólo del lado estadounidense hay cinco departamentos del gabinete federal, dos agencias federales y cinco leyes federales en cuestión, así como numerosos tratados tribales, comisiones y resoluciones. Además, hay muchos niveles de departamentos del Estado, comisiones y decisiones implicados. Pero si todo esto no fuera suficiente, cuerpos internacionales como las Naciones Unidas y los tratados internacionales también impactan el destino del salmón. Al considerar toda esta complejidad, no debe sorprender que el salmón esté en tal estado de peligro. (Ver figura 1.2.) Debido a todos estos eslabones políticos, económicos, éticos y científicos, es muy complicado resolver los problemas ambientales; además, rara vez tienen soluciones simples. Sin embargo, los organismos internacionales como la Comisión Colectiva Internacional,

han orientado sus esfuerzos a lograr la calidad del ambiente en las extensas regiones del mundo. La Comisión Colectiva Internacional se estableció en 1909, cuando se firmó el Tratado de Límite de Aguas entre Estados Unidos y Canadá. El tratado fue establecido en parte para estipular que el “límite de aguas y riego que fluyen por la frontera no se contaminaran desde cualquier lado para no lesionar la salud o propiedad del otro”. La comisión identifica áreas de preocupación y promueve la limpieza de los sitios contaminados que afectan la calidad de los Grandes Lagos y otras aguas de la frontera. En general, los dos gobiernos han escuchado el consejo de la comisión y han respondido a ese llamado iniciando actividades de limpieza. La primera reunión mundial de líderes de Estado, dirigida para tratar el ambiente, tuvo lugar en la Cúspide de la Tierra, formalmente conocida como la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Ambiente y Desarrollo (UNCED, por sus siglas en inglés) en Río de Janeiro, Brasil, en 1992. La mayoría de los países firmó acuerdos en materia de desarrollo sostenible y biodiversidad. (Ver Perspectiva global en la página 11.) Se identificaron las declaraciones políticas sobre el desarrollo sostenible en la UNCED como

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Cosecha

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Criaderos

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Fuerza hidráulica

La sobrepesca ha contribuido al declive de muchas poblaciones de peces. A menudo, esta explotación es causada por directivos de la pesca que intentan acceder al salmón de criadero cosechable u otro pez abundante en áreas que contienen reducidas poblaciones de salmón silvestre.

Hábitat

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El pez de criadero que aumenta los niveles de cosecha puede cruzarse con el pez silvestre, produciendo una pérdida de diversidad genética. Los peces de criadero también pueden contagiar enfermedades y competir con el pez silvestre por el alimento y el hábitat.

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Los diques pueden bloquear la migración del pez y al océano, el pez muere al atravesar turbinas, al retrasarse la migración y por el incremento de la depredación. Los diques también pueden causar el flujo inadecuado río abajo.

Rural y urbano: Las múltiples fases del salmón son una amenaza compleja en el desarrollo de las regiones más bajas de las cuencas. Los problemas incluyen flujos bajos de agua, contaminación, un hábitat físico degradado y barreras de migración como las alcantarillas.

Hay 1018 diques en los ríos de Washington. El Río de Columbia es el anfitrión de 150 proyectos hidroeléctricos y 250 depósitos, es decir, más de la mitad de la longitud del río es bloqueada para el salmón por cabezas de acero.

Bosques: Las prácticas forestales inadecuadas, así como la construcción y mantenimiento de caminos son la amenaza más grande para el salmón en la cuenca superior. El Departamento de Recursos Naturales en Washington recibe cada año 12000 solicitudes para las prácticas forestales.

Figura 1.2. Los cuatro puntos: actividades humanas que afectan la supervivencia del salmón silvestre. La interrelación de la naturaleza con los problemas ambientales es evidente en la disminución del número de salmones silvestres en el Noroeste del Pacífico de Estados Unidos y en la Columbia Británica, Canadá. Este diagrama retrata la condición del salmón silvestre en el estado de Washington, pero el problema es la extensión regional. Fuente: Departamento de Washington, hoja informativa de Recursos Naturales, Invierno 1998, Departamento de Recursos Naturales, Olympia, Washington.

Agenda 21, es un plan que incluye acciones a tomar a nivel mundial, nacional y local por las organizaciones del sistema de la ONU, los gobiernos nacionales y grupos directivos en cada área en que los humanos impactan el ambiente. En la conferencia de 1992, más de 178 gobiernos adoptaron la Agenda 21, la Declaración de Río sobre Ambiente y Desarrollo, y la Declaración de Principios por la Dirección Sostenible de Bosques, para asegurar la continuación eficaz de la UNCED. La Comisión sobre Desarrollo Sostenible (CSD) se creó en 1993 para supervisar e informar sobre la aplicación de los acuerdos a niveles local, nacional, regional e internacional. Asimismo, se acordó una revisión cada cinco años del progreso de la cúspide de la Tierra, que se haría en 1997 por la Asamblea General de Naciones Unidas reunida en sesión extraordinaria. En el 2000, la Quincuagésima quinta sesión de la Asamblea General decidió que la CSD serviría como el cuerpo de la orga-

nización central para la Cúspide del Mundo en Desarrollo Sostenible, que se llevó a cabo en el 2002 en Johannesburgo, Sudáfrica. La Quincuagésima quinta sesión de la Asamblea General también notó que, debido a la globalización, los factores externos se han vuelto críticos para determinar el éxito o fracaso de los esfuerzos de desarrollo sostenible nacional de los países en desarrollo. En 1997, representantes de 125 naciones se encontraron en Kyoto, Japón, para la Tercera Conferencia de la Estructura de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. De esta conferencia, conocida como la Conferencia de Kyoto en el Cambio Climático, resultaron compromisos de las naciones participantes para reducir sus emisiones globales de seis gases de invernadero (vinculados al calentamiento global) en por lo menos 5% debajo de los niveles de 1990 y realizarlo entre los años 2008 y 2012. Cuando el Protocolo de Kyoto fue convocado, muchos lo consideraron como una de

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales

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las medidas más importantes a la fecha en protección ambiental y la diplomacia internacional. Pueden pasar muchos años antes de saber si todos los países que firmaron estos acuerdos se han comprometido con la mejora del ambiente, pero por lo menos declararon su intención de hacerlo. Las Naciones Unidas, a través de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP), han apoyado muchos programas ambientales. Una promesa reciente es el Programa de Educación Ambiental Internacional (IEEP). Este programa reconoce la necesidad de una educación formal ambiental en las escuelas, y en la educación informal que ocurre a través de los medios de comunicación y grupos de ciudadanos interesados. Durante los años setenta se comenzaron a dar conferencias sobre educación ambiental que continúan en el presente.

Un enfoque de ecosistema El mundo natural está organizado en unidades interrelacionadas llamadas ecosistemas. Un ecosistema es una región en la que los organismos y el ambiente físico forman una unidad entrelazada. El tiempo afecta las plantas, las plantas usan minerales de la tierra y afectan los animales, los animales expanden la siembra de plantas, las plantas afianzan la tierra y evaporan el agua que afecta el tiempo. Uno de los primeros individuos que proporcionó una descripción formal y contemporánea de los ecosistemas fue A. G. Tansley en 1935, cuando declaró que un ecosistema es una unidad de vegetación. . . que no sólo incluye las plantas de las cuales está compuesto sino los animales que habitualmente se asocian con ello, además de todos los componentes físicos y químicos del ambiente inmediato o hábitat, que juntos forman una entidad autónoma reconocible. Posteriormente, Tansley complementó su definición con lo siguiente: “Se puede considerar que todas las partes de un ecosistema interactúan recíprocamente”. Durante los años cincuenta y sesenta, “la ecología” heredó a sí misma como una disciplina, generando una ola de esfuerzos para entender a la Tierra, sus sistemas y procesos de una manera más holística. La ciencia del ecosistema

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mantuvo una estructura para estos esfuerzos. Libros como Gaia: Una nueva mirada a la vida sobre la Tierra (Lovelock, 1979) ayudó a popularizar este enfoque holístico. Mientras se aceptaba que cada organismo vivo se interrelaciona y que todos los procesos sobre la Tierra de cierto modo interactúan recíprocamente, algunos sucesos naturales en demarcaciones del mundo real se consideran justificados como límites a los propósitos de proyectos directivos basados en los ecosistemas. Los ejemplos son lagos, deltas, islas, terrenos aluviales, cuencas separadas por las montañas y muchos otros. Tales “ecosistemas naturales” ocurren en muchas escalas. Los ejemplos de ecosistemas domésticos incluyen pueblos pequeños, áreas urbanas y agroecosistemas. Los grandes ecosistemas siempre incluyen ecosistemas menores. Por ejemplo, una cuenca grande puede incluir varios lagos que se manejan localmente dentro del contexto de cuenca global. Los arrecifes de coral aislados también pueden formar parte de un sistema de atolón más grande. Así, definir el límite de un ecosistema es más una materia de conveniencia práctica y normalmente se relaciona a demarcaciones fácilmente identificables. No obstante, es importante recordar que una gran cantidad de materiales se desplaza de un lado a otro a través de demarcaciones naturales. En el caso de montañas divididas, por ejemplo, la fauna, la siembra, la caza, los granjeros de tajo-y-quema, los refugios, los contaminantes atmosféricos y otros elementos pueden ser partes transitorias del ecosistema. En ocasiones, los ecosistemas tienen límites bastante discretos, como es el caso de un lago, una isla o la biosfera. A veces los límites son indistintos, como en la transición de prado a desierto. El prado se vuelve desierto gradualmente, dependiendo del modelo histórico de lluvia en un área. Para tener la perspectiva de un ecosistema es necesario observar la manera en que el mundo natural está organizado. ¿Dónde fluyen los ríos? ¿Cuáles son los modelos más comunes del viento? ¿Cuáles son las plantas típicas y animales en el área? ¿Cómo afecta la actividad humana la naturaleza? La tarea de un científico ambiental es reconocer y entender las interacciones naturales que tienen lugar e integrarlas con los usos que el ser humano debe hacer del mundo natural. Para ilustrar la interrelación de la naturaleza con los problemas ambientales, se analizarán varias regiones de América del Norte

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a fin de enfatizar algunos de los rasgos más importantes y problemas de cada una.

Preocupaciones ambientales regionales Ninguna región está libre de las preocupaciones ambientales. La mayoría de las regiones tiende a enfocarse en problemas ambientales específicos de tipo local, que les afectan directamente. Por ejemplo, proteger las especies en peligro de extinción es una preocupación en muchas partes del mundo. En el noroeste del Pacífico, por ejemplo, una especie en peligro de extinción conocida como el búho manchado del norte depende de los bosques maduros tranquilos para su supervivencia. El desarrollo y la tala pueden impedir la supervivencia del búho. En la mayoría de las áreas metropolitanas, el problema de especies puestas en peligro es completamente histórico, ya que con la construcción de ciudades el ecosistema existente es destruido. Aquí se presentan varias ilustraciones regionales que permiten observar la complejidad e interrelación de los problemas ambientales. (Ver figura 1.3.)

El desierto norte Una gran área de Alaska y el norte de Canadá puede caracterizarse como desierto, es decir, un área con influencia humana mínima. Gran cantidad de esta tierra es propiedad de los gobiernos, no de los individuos, así que las políticas gubernamentales tienen un gran efecto sobre lo que pasa en estas regiones. Estas áreas tienen valores económicos importantes en sus árboles, animales, paisaje y otros recursos naturales. La explotación de los recursos naturales de la región involucra intercambios significativos. Normalmente, una porción del mundo natural es alterada de forma permanente, pero el área que ha sido modificada es tan pequeña que las personas lo consideran insignificante. Debido al clima severo, las áreas desérticas del norte tienden a ser muy sensibles a los agravios y toma un largo tiempo reparar el daño hecho por la explotación imprudente. La minería, la explotación de petróleo, el desarrollo de proyectos hidroeléctricos y la tala de madera requieren caminos y otros artefactos humanos, lo cual implica la introducción de nuevas tecnologías en la cultura nativa y genera beneficios económicos.

En el pasado, muchas decisiones políticas y económicas a corto plazo no consideraban las implicaciones ambientales a largo plazo. Hoy, sin embargo, las personas se preocupan por las áreas de desierto restantes. Los políticos están más deseosos de observar los valores científicos y recreativos del desierto así como el valor económico de su explotación. Las personas nativas, que consideran a esta región su tierra, han hecho muy complejas las negociaciones con los gobiernos estatales, provinciales y federales para proteger sus derechos, ya que quieren ser considerados en los tratados. Ellos son muy sensibles a los cambios en el uso de la tierra o a la política gubernamental que forzarían cambios en su estilo de vida tradicional. Los intereses ciudadanos, comerciales y los activistas ambientales han complicado la situación al influir en las decisiones tomadas por el gobierno. El proceso de compromiso es a menudo difícil y no siempre asegura decisiones sabias, pero la mayoría de los gobiernos comprende que es necesario escuchar las preocupaciones de sus ciudadanos y equilibrar los beneficios económicos con los sociales y culturales. (Ver figura 1.4.)

El medio agrícola La mitad del continente norteamericano es dominado por la agricultura intensiva. Esto significa que los ecosistemas naturales y originales han sido reemplazados por la empresa agrícola controlada. Es importante entender que esta área fue un tiempo desierto. Hoy, usted necesitaría investigar con firmeza para encontrar regiones de verdadero desierto en Iowa, Indiana o Manitoba del Sur. Algunas áreas especiales se han situado aparte para conservar fragmentos de la flora natural original y asociaciones de animales, pero la mayoría de la tierra se ha convertido a la agricultura práctica. El valor económico generado por este uso de la tierra es tremendo, y la mayor parte de ésta es poseída por particulares. Los gobiernos no pueden controlar fácilmente lo que pasa en estas tierras sustentadas de forma privada. No obstante, los gobiernos ocasionan indirectamente ciertas actividades, ya que a través de los departamentos de agricultura motivan la investigación agropecuaria, la concesión de subsidios especiales a granjeros en forma de precios garantizados por sus productos y otros pagos especiales, y desarrolla mercados para los productos. Aun cuando los riesgos económicos considerados

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Estado silvestre

Diversidad sur

Industria

Sequedad occidente

Agricultura media

Bosque occidental

Figura 1.3 Las regiones de Norteamérica.

Debido a los rasgos naturales de la tierra y los usos que las personas hacen de ésta, diferentes regiones de Norteamérica padecen diversos tipos de problemas ambientales. En cada región, las personas enfrentan un gran número de dificultades, pero ciertos tipos de problemas son más importantes en algunas regiones que en otras.

Caza de morsa

Un bosque bien definido

Oso pardo pescando salmón

Figura 1.4 El desierto norte. La protección del desierto es un problema mayor en esta región. Los mayores puntos de conflicto involucran el papel administrativo gubernamental de estas tierras y la fauna, la protección de los derechos y creencias de las personas nativas, así como el deseo de muchos para explotar los recursos minerales y otros recursos de la región. en cultivos son grandes, el número de granjeros disminuye constantemente. Hay varias razones para el fracaso de los granjeros, incluyendo la sequía, las enfermedades, la falta de mercados, el aumento en la escasez de labor, y los costos de equipo y combustible.

Una de las mayores fuentes de contaminación no señaladas (que no tiene un punto de origen fácilmente identificado) es la agricultura. La contaminación atmosférica en forma de polvo es el resultado inevitable de cultivar la tierra. La erosión del suelo ocurre

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cuando la tierra se expone al aire y al movimiento del agua y lleva al encenagamiento de ríos y lagos. Los fertilizantes y otros químicos agrícolas queman o causan erosión en las áreas donde son aplicados. Los nutrientes erosionados de la tierra entran en los ríos y

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El magnífico ecosistema de Yellowstone En 1872, el gobierno estadounidense estableció el Parque Nacional Yellowstone como el primer parque nacional del mundo. Era un área extensa para proteger rasgos naturales únicos, como los géiseres, los anillos calientes, los ríos, lagos y montañas. También era una reserva para muchos tipos de fauna, como los osos pardos, el alce, el ante y el bisonte. Cuando el parque fue establecido se pensaba que era de tamaño adecuado para proteger los recursos escénicos y la fauna. Pero desde ese tiempo, las tierras que rodean el parque se utilizaban para una variedad de usos, incluso para el pastoreo del ganado, la producción de madera, la caza y la minería. Por fortuna, la mayoría de las tierras circundantes al Parque Nacional Yellowstone y adyacentes al Parque Nacional Grant Teton todavía están bajo el control del gobierno, como los bosques nacionales, los refugios de fauna nacionales y otros estados, entidades locales o federales. Ciertos

lagos, donde fomentan el crecimiento de algas, pero amenazan la calidad del agua. Asimismo, causa preocupación la exposición humana al uso de pesticidas, así como los efectos en animales silvestres que son expuestos por accidente y los residuos en la producción de alimentos. Puesto que muchas comunidades en esta región dependen del agua subterránea para proveerse de agua potable, el uso de fertilizantes y pesticidas, y su potencial para filtrarse a las aguas del subsuelo por el uso imprudente o irresponsable, es un problema para el consumidor. Además, muchos granjeros usan las aguas del subsuelo para riego, lo cual reduce la cantidad de líquido y deja menos agua del subsuelo para otros propósitos. Las decisiones positivas con respecto a las opciones de alimento son críticas para reducir nuestra huella ecológica colectiva. La manera en la cual nuestro alimento crece y cómo se transporta, se empaqueta y en el futuro se compra, es crucial para el mantenimiento ambiental. La agricultura sostenible, una tendencia ambiental positiva, ha florecido en la última década. Además, muchos granjeros, pequeños y grandes, se han convertido a la agricultura orgánica. Los alimentos orgánicos, que estaban disponibles sólo en los mercados orgánicos locales, ahora también se encuentran en supermercados convencionales más grandes. Desde mediados de los años ochenta en Estados Unidos, muchos granjeros han dado

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tipos de fauna, en particular el oso pardo y el bisonte, a menudo vagan por los límites del parque. El oso pardo en especial, necesita de grandes regiones de desierto para sobrevivir como especie. Muchas personas afirman que es esencial que estas tierras sean integradas en un plan de gestión del Magnífico Ecosistema Yellowstone que abarca aproximadamente 7.3 millones de hectáreas (18 millones de acres). El plan se basa en más límites naturales que los originales establecidos en 1872. Esto requeriría muchos cambios en los tipos de uso del terreno circundante de Yellowstone. Los intercambios serían significativos, ya que aserraderos, minería, cacería y pastoreo se detendrían o se reducirían en forma considerable. Esto produciría una pérdida de trabajo en esas industrias. Los defensores sostienen que se crearían trabajos en las empresas de servicios turísticos y relacionadas. Las ventajas, afirman, serían iguales o mayores que las pérdidas causadas al cambiar los usos actuales. Sin duda, las decisiones individuales y de grupo producen políticas organizacionales y conductas que apoyan o debilitan el ecosistema.

un paso adicional hacia la sostenibilidad, ya que venden verduras frescas y frutas directamente a los miembros de la comunidad local. Estas comunidades de apoyo a la agricultura (CSA), son granjas que existen en varios estados y suman aproximadamente 400. Las granjas de CSA son certificadas como orgánicas o biodinámicas, trabajan para minimizar la contaminación y motivan la gestión de la tierra. California tiene 77 CSA; tres ejemplos incluyen Live Earth Farms y Two Small Farms en Watsonville y la Granja de la Universidad de California y Garden CSA, ambas en Santa Cruz. Para quedarse en el negocio y conservar su estilo de vida, los granjeros deben esforzarse por usar tecnología moderna. El uso cuidadoso de estas herramientas puede reducir su impacto; el uso irresponsable ha causado el incremento de la erosión, la contaminación del agua y los riesgos a los humanos. (Ver figura 1.5.)

La sequía del oeste Cuando la lluvia es inadecuada también es posible sostener la agricultura, las haciendas y la crianza de ganado. Esto es cierto en muchas de las porciones más secas del occidente de Norteamérica. Porque muchas de las tierras son de valor económico bajo, la mayoría todavía es propiedad del gobierno, el cual estimula su uso proporcionando agua para ganado y riego a costo mínimo; además ofrece

bajos porcentajes por derechos de pastoreo y alienta la minería y otros desarrollos. Muchas personas creen que las agencias gubernamentales han administrado mal estas tierras; incluso, afirman que las agencias son controladas por grupos de interés especial y políticos poderosos que están atentos a las demandas de los rancheros que ellos mismos subsidian cobrándoles poco por los derechos de pastoreo y permitiendo el sobrepastoreo destructivo debido a las necesidades económicas de los rancheros. En tanto, éstos defienden que requieren el acceso a la tierra propiedad del gobierno, no pueden permitirse el lujo de aumentar las cuotas por pastoreo y esas políticas gubernamentales cambiantes destruirían una forma de vida que es importante para la economía regional. El agua es un recurso sumamente valioso en esta región. Se necesita para el uso municipal y para la agricultura. Muchas áreas, en particular los valles del río, tienen tierras fecundas que pueden usarse para la agricultura intensiva. Los cultivos comerciales como algodón, frutas y verduras pueden crecer si el agua está disponible para el riego. Debido a que el agua tiende a evaporarse rápido de la tierra, el uso a largo plazo de tierras irrigadas con frecuencia ocasiona el incremento de sales en el suelo, reduciendo así la fertilidad. El agua de riego que fluye de los campos está contaminada por químicos agrícolas que la hacen impropia para otros usos, por ejemplo para beber. A medida que crecen las ciudades

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La biodiversidad, el bienestar humano y el desarrollo económico La biodiversidad es fundamental para el bienestar humano y el desarrollo económico, y juega un papel crítico para la satisfacción de las necesidades humanas al mantener los procesos ecológicos de los cuales depende nuestra supervivencia. La amplia escala de sistemas ecológicos proporciona beneficios como el aire limpio y el agua pura que se necesitan en marcos urbanos o rurales. La biodiversidad incluye un amplio rango de organismos vivos que las personas requieren para usos directos e indirectos. Los beneficios directos de la biodiversidad provienen del suministro del género o producto, tales como alimento, maderas, materiales de vestido y medicinas, de manera que puedan consumirse o comercializarse a cambio de otro recurso requerido o deseado. Aunque todas las personas de alguna forma dependen de la biodiversidad, los más pobres, sobre todo los rurales, dependen de manera más directa de los productos de ecosistemas saludables, la cosecha de plantas silvestres y animales para su alimento, combustible, ropa, medicina y refugio. Conservar la biodiversidad es, por consiguiente, parte esencial para proteger los ecosistemas críticos que son esenciales para la sostenibilidad ambiental y económica. La biodiversidad también proporciona beneficios menos tangibles e indirectos, que no pueden comercializarse pero logran consolidar sistemas de producción natural y central para la supervivencia humana. La protección de cuencas, el almacenamiento de carbono, la polinización y el reciclaje de

Granja bien alojada

nutrientes son servicios ambientales necesarios. La diversidad genética y su información asociada se usa para crear nuevas cosechas o variedades animales y farmacéuticas; la agricultura moderna que depende de la nueva acción genética de los sistemas ecológicos naturales es ahora un negocio mundial de 3 billones de dólares. La biodiversidad permite la adaptación que tiene lugar a través de la selección natural y artificial. Muchos beneficios de la biodiversidad no dependen del uso, sino que ésta se encuentra estrechamente vinculada con los valores humanos, culturales y espirituales, así como con los beneficios de la falta de uso que, no obstante, son fuerzas poderosas en muchas culturas tradicionales así como en las vidas urbanizadas. Por ejemplo, las especies únicas y los paisajes especiales proporcionan beneficios estéticos que son fuentes de ingreso importantes a través de actividades económicas como el turismo. Cuando esta actividad se basa en un ambiente natural intacto existe una adaptación rápida a una de las fuentes principales de intercambio de dividas en países en donde hay mayor biodiversidad. Por último, otra falta de uso que beneficia la biodiversidad, tal como la capacidad de adaptarse a los cambios futuros, los riesgos e incertidumbres, no puede capturarse por los individuos; sin embargo, éstos son “poseídos” por la sociedad a nivel local, regional y mundial. (Ver capítulo 12 para más información sobre la biodiversidad.)

Los químicos agrícolas

Las barcazas cargadas con grano

Figura 1.5 El medio agrícola.

El recurso de suelo rico de esta región se ha convertido a la gestión de la actividad agrícola. El uso de pesticidas y fertilizantes, así como la exposición del suelo a la erosión, causan preocupación sobre la contaminación de la superficie y agua del subsuelo. La mayoría de los granjeros todavía sostienen que estas prácticas son esenciales en la agricultura moderna y que pueden usarse con seguridad y con una mínima contaminación.

en la región, crece un conflicto entre habitantes urbanos que necesitan el agua por beber y otros propósitos, y rancheros y granjeros que necesitan el agua para el ganado y la agricultura. El aumento de la demanda de agua produce escasez y las decisiones tendrán que tomarse sobre quién conseguirá el agua finalmente y a qué precio. Si las áreas urbanas obtienen el agua que requieren, algunos granjeros y rancheros saldrán del negocio. Pero si los intereses agrícolas consiguen el

agua, el crecimiento y el desarrollo urbano tendrán que ser limitados y será necesario hacer cambios costosos para conservar el uso doméstico del agua. Debido a que la densidad de población es baja en la mayor parte de esta región, mucha de la tierra tiene un carácter desértico. Cada vez más, se ha desarrollado un conflicto entre la gestión económica de la tierra para la producción del ganado y el deseo por parte de muchos para conservar el

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales

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“desierto”. Designar un área como desierto significa que ya no se permiten ciertos usos, lo cual ofende a individuos y grupos que tradicionalmente han usado el área para pastizales, caza y otros pasatiempos. Una larga historia del uso y abuso de esta tierra por sobrepastoreo, la modificación para fomentar plantíos valiosos para el ganado y la introducción de hierba para el ganado alteró la región en forma significativa, tanto que en realidad no puede llamarse desierto. La

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Área desértica

Agua de riego y la generación eléctrica del dique de la cañada del Cañón

Tierra de apacentamiento

Cañón de Bryce

Figura 1.6 La sequía del Oeste.

El agua es un problema importante en esta región. Los habitantes de la ciudad, así como los rancheros rurales y granjeros necesitan el agua, y el conflicto resulta cuando no hay el volumen suficiente para satisfacer los deseos de todos. Además, mucha de la tierra en esta región es propiedad del gobierno, lo cual eleva las preocupaciones sobre cómo gestiona el gobierno la tierra y cómo la política gubernamental afecta a las personas de la región.

baja densidad de la población, sin embargo, proporciona una lejanía y un carácter natural que se busca preservar. (Ver figura 1.6.)

La forestación del oeste Las áreas costeras y cordilleras del occidente de Estados Unidos y Canadá reciben suficiente lluvia en los bosques de coníferas que los hace dominar como vegetación. Puesto que la mayoría de estas áreas no son convenientes para las tierras de labranza, se han mantenido como bosques con algunas actividades de pastoreo en aquellos que son más abiertos. Los gobiernos y las grandes compañías que comercializan madera son dueños de grandes secciones de estas tierras. Los dirigentes gubernamentales forestales (Servicio Forestal de Estados Unidos, Buró de Gestión de la Tierra, Ambiente de Canadá, y varios estados y departamentos provincianos) históricamente han vendido los derechos de tala de madera con pérdidas y se piensa que también lo han hecho por valores menos tangibles o por intereses en la producción de productos forestales a expensas de otros. En 1993, el Servicio Forestal de Estados Unidos fue encaminado para detener las ventas de madera de bajo costo.

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Este cambio de la política se ha vuelto un problema mayor con los años de crecimiento forestal del noroeste del Pacífico, donde los interesados en la madera sostienen que, para permanecer en el negocio, deben tener acceso a los bosques propiedad del gobierno. Muchas de estas áreas tienen valor silvestre, escénico y recreativo. El interés ambiental enfatiza la insensibilidad a la queja por la destrucción del bosque de precipitación tropical en Sudamérica, mientras que Norteamérica hace planes para cortar grandes áreas naturales de bosque de precipitación templada. ¿Son tan importantes los valores intangibles de conservar un ecosistema de bosque antiguo como los valores económicos proporcionados por la madera y el trabajo? Los intereses ambientales también consideran las consecuencias registradas sobre organismos que requieren bosques antiguos para madurar y para sobrevivir. El hábitat del oso pardo en Alaska y Columbia Británica podría alterarse significativamente por la tala; el búho manchado del norte se ha vuelto un símbolo de conflicto entre tala y preservación en Oregón y Washington; y preservar los bosques de la secoya costera se han vuelto un problema en California del norte. (Ver figura 1.7.) El problema de la posesión

gubernamental de grandes áreas de tierra y la política de usos múltiples de tierra no es nuevo en el oeste.

Los Grandes Lagos y el noreste industrial Mientras que muchas de las regiones orientales y centrales de Norteamérica se caracterizan por densidades de población bajas y pueblos pequeños, porciones mayores de los Grandes Lagos y el noreste se denominan como los grandes complejos metropolitanos que generan recursos sociales y necesidades que son difíciles de satisfacer. Muchas de estas ciudades antiguas se formaron alrededor de centros industriales que han rechazado, dejando atrás la pobreza, los problemas ambientales en sitios industriales abandonados, así como dificultades con la disposición de residuos sólidos, la calidad del aire y las prioridades del uso de la tierra. Esparcidas entre áreas metropolitanas mayores son pueblos pequeños, tierras de labranza y bosques. Uno de los mayores recursos de la región es el transporte marítimo. Los Grandes Lagos y los litorales del este son suma-

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Transporte de troncos talados

Alce nativo

Figura 1.7 La forestación del oeste. La tala de las áreas forestales para la producción de madera destruye el ecosistema existente. Algunas personas consideran a los árboles como un recurso valioso que proporciona tanto trabajos como materiales de construcción; en cambio, otros ven el ecosistema del bosque como un recurso natural que debe ser preservado. Además, debido a que una gran parte de estas tierras es propiedad del gobierno, se ha generado una discusión política acerca de cuál es el uso más apropiado de éstas.

Propiedad del Servicio Forestal de Estados Unidos

mente importantes para el comercio; los navíos pueden viajar por toda el área de St. Lawrence Seaway y los Grandes Lagos a través de una serie de esclusas y canales que desvían las barreras naturales. Debido a la importancia de la navegación en esta región, se han construido puertos y canales que han sido ahondados por el dragado. Los canales se salvaguardan con un gasto gubernamental considerable. Uno de los más grandes problemas asociados con los usos industriales de los Grandes Lagos y la Costa del este es la contaminación del agua con materiales tóxicos. En algunos casos, individuos que no piensan en las consecuencias han descargado toxinas directamente en el agua. En otros ca-

sos, derramamientos pequeños, accidentales o filtraciones durante largos periodos han contaminado los sedimentos en puertos y bahías. Una preocupación mayor sobre estos contaminantes es que son bioacumulativos (ver capítulo 15) en la cadena alimenticia. Las concentraciones de algunos químicos en el tejido graso de predadores de la superficie, como la trucha de lago y los pájaros que comen peces, pueden ser superiores a un millón de veces que la concentración en el agua. Debido a esto, las agencias gubernamentales han emitido avisos del consumo de algunos peces y mariscos en las áreas contaminadas. Puesto que muchos tipos de peces pueden nadar grandes distancias, los avisos

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales

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para los Grandes Lagos advierten no comer cierto pez tomado en cualquier parte de los lagos, y no sólo del sitio de contaminación. De manera similar, la Bahía de Chesapeake ha sido sujeta por años a la contaminación irreflexiva, resultando en una reducción de peces y poblaciones de mariscos y avisos para no consumir algunos organismos obtenidos de la bahía. El agua siempre genera un valor recreativo considerable. Por consiguiente, son comunes los conflictos entre aquellos que quieren el agua para uso industrial y propósitos de embarque y aquellos que desean usarla para la recreación. Debido al hecho de que un gran porcentaje de la población estadounidense se concentra en esta región,

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El decaimiento del interior de la ciudad en Chicago

Albergue en Duluth, Minnesota

Central Park en la ciudad de Nueva York

Figura 1.8 Los Grandes Lagos y la industria del noreste.

La industria, los canales y los centros de población definen los elementos de esta región. Un uso históricamente extenso de los Grandes Lagos y las áreas costeras del Noreste para la industria, debido a la facilidad de proporcionar el transporte marítimo, ha producido muchas ciudades más viejas con prácticas pobres del uso de la tierra. Reconstruir ciudades, proveer oportunidades recreativas a los habitantes urbanos y reparar el daño ambiental anterior, son los problemas más importantes. Los recursos híbridos de la región proporcionan transporte, recreación y oportunidades industriales.

el valor económico de uso recreativo es sumamente alto. La presión del consumidor es grande para limpiar los sitios contaminados y prevenir que se vuelvan a contaminar. Las áreas contaminadas no refuerzan el turismo o la calidad de vida. La mayoría de estas antiguas y grandes ciudades no tuvo una planificación de su crecimiento. Como resultado, el espacio abierto para las personas es limitado y los habitantes urbanos tienen pocas oportunidades de actuar recíprocamente con el mundo natural. A menudo, los niños que crecen en estas ciudades no saben que la leche proviene de una vaca; algunos nunca han visto, olido o tocado una vaca. Por consiguiente, las personas urbanas tienen dificultad para entender el sentimiento de las personas rurales por la tierra. Estos habitantes urbanos quizá nunca tengan la oportunidad de experimentar el desierto. Sus prioridades ambientales mayores consisten en limpiar sitios contaminados, crear más parques y medios de recreación, reducir la

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contaminación del aire y el agua, y mejorar el transporte. (Ver figura 1.8.)

La diversidad del sur De muchas maneras, el Sur es un microcosmos de todas las regiones discutidas con anterioridad. La industria petroquímica domina las economías de Texas y Louisiana, y la silvicultura y agricultura son elementos significativos de la economía en otras partes de la región. Las áreas metropolitanas mayores crecen, y una gran parte del área se enlaza directamente a la costa o por el Río Mississippi y sus afluentes. Los problemas ambientales enfrentados en el sur son tan diversos como los que hay en otras regiones. Algunas áreas del sur (en especial Florida) han tenido un crecimiento demográfico muy rápido, lo cual ha generado problemas del subsuelo, dificultades de transporte y preocupaciones sobre regular la tasa de crecimiento. El crecimiento significa dinero a

diseñadores e inversionistas, pero también requiere servicios municipales que son responsabilidad de los gobiernos locales. Demasiadas personas y un excesivo desarrollo siguen siendo una amenaza a los ecosistemas naturales. La pobreza es un problema en muchas áreas del sur, lo cual crea un clima que alienta a estados y gobiernos locales a aceptar el desarrollo industrial a expensas de otros valores. A menudo, los empleos son más importantes que las consecuencias ambientales que generan; los trabajos de paga baja son más provechosos que ningún otro trabajo. El uso del litoral es una preocupación mayor en muchas partes del sur. La costa es un lugar deseable para vivir, lo cual alienta el desarrollo imprudente sobre la barrera de islas y en áreas que son susceptibles de inundarse durante el mal tiempo. Además, la actividad industrial a lo largo de la costa ha ocasionado la pérdida de playas. (Ver figura 1.9.)

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Las restricciones y los riesgos de un aprovechamiento regional. El ejemplo del Río Delta de Mekong El Río de Mekong incluye seis cuencas del Sureste de Asia, es decir, a las más opulentas y más pobres naciones. En 1995, Camboya, la República Democrática de Personas de Lao (Laos), Tailandia y Vietnam (los otros dos países de la cuenca son China y Myanmar) firmaron el Acuerdo de Cooperación para el Desarrollo Sostenible de la cuenca del Río Mekong. Los beneficios potenciales de la acción regional incluyen el establecimiento de una red eléctrica y un plan de crecimiento regional. El acuerdo también podría tener ventajas ambientales para alentar a los países a considerar los efectos de sus actividades río abajo. Muchas demandas se refieren al río a fin de proveer el agua para el desarrollo industrial y agrícola, mantener la subsistencia de la pesca, para el transporte y para conservar los delicados equilibrios ecológicos e hidrológicos. Inevitablemente, hay demandas contradictorias en el recurso y los diferentes enfoques acerca de cómo el agua debe (o no debe) ser usada. Las disparidades involucradas en el poder y la riqueza de los países proponen encontrar soluciones que sean aceptables para todos. En

esencia, esto se puede lograr al equilibrar las oportunidades de desarrollo económico (como la construcción del dique) con el sustento del río, el cual beneficia a 60 millones de personas que viven en la cuenca del río. Alrededor de 30% de estas personas vive debajo del mínimo vital y cuenta, por ejemplo, sólo con lo que pescan del río para su alimento. De manera similar, la carga de cieno que el río produce es crucial para los sistemas de cultivo intensivos en Vietnam y Camboya, pero es menor en otras partes. El Acuerdo sobre la Cooperación especifica mediante el cual los países involucrados no tienen derecho a utilizar ni vedar el uso del agua de Mekong, especifica que tal pacto general es necesario para avanzar. La solución para el Mekong parece ser el equilibrio: la selección cuidadosa y la construcción de diques ambientalmente “buenos” sobre “malos”, por ejemplo. Pero el golpe financiero y político de algunos países puede plantear una amenaza, incluso para este aprovechamiento.

Hoja hecha del Río Mekong Longitud

4 200 km (2 610 mi)

Países

China, Myanmar, Tailandia, Laos, Camboya y Vietnam

Población de la cuenca

60 millones

Total de la población rural

242 millones

Per cápita PIB

Varía de 2 565 dólares (Tailandia) a 265 dólares (Camboya)

Usos Acuerdo legal primario

Convenios institucionales

Mar del Este de China CHINA

Riego, pesca, generación de energía, transporte, suministro industrial y doméstico Acuerdo sobre la Cooperación para el Desarrollo Sostenible de la cuenca del Río Mekong, Chiang Rai, Tailandia, 5 de abril de 1995 (Tailandia, Laos, Camboya y Vietnam) Comisión del Río Mekong (Tailandia, Laos, Camboya y Vietnam)

Fuente: Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN). Gland, Suiza.

Taipei TAIWAN MYANMAR

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Mar del Sur deChina

LAOS Viangchan Rangoon

FILIPINAS

TAILANDIA Bangkok Mar de Andaman

Manila CAMBODIA

Phnum Pénh Golfo de Tailandia

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales

Hong Kong

Hanoi

VIETNAM

Ho Chi Minh City Río Mekong

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Pantanos

Planta química sobre el más bajo Mississippi

Figura 1.9 La diversidad del sur.

La pobreza ha sido un problema históricamente importante en la región. A menudo, la creación de trabajos fue considerada más importante que sus consecuencias ambientales. El uso de áreas costeras para la industria ha producido la contaminación de sus aguas. Asimismo, el uso pesado del Río Mississippi para el transporte y la industria ha causado problemas de contaminación. En tanto, el clima deseable en el Sur ha producido una intensa presión para desarrollar el nuevo albergue para aquellos que quieren emigrar a la región. El desarrollo imprudente de viviendas en los frágiles sitios costeros ha provocado daño a los edificios por las tormentas y las acciones de los océanos. Todo lo anterior generó un intenso debate acerca del uso de la tierra.

Área metropolitana de Miami

Los límites políticos artificiales crean dificultades en la administración de los problemas ambientales, porque la mayoría de las unidades ambientales o ecosistemas no coincide con los límites políticos. Por consiguiente, para resolver estos problemas ambientales es ideal un enfoque regional que incorpore unidades geográficas naturales. Cada región del mundo tiene ciertos problemas ambientales que son de preocupación primaria debido a la mezcla de población, modelos de uso de recursos y cultura. Los problemas ambientales se vuelven tema de discusión cuando hay desacuerdos, lo cual lleva inevitablemente a una confrontación entre grupos que tienen enfoques diferentes en cuanto a las consecuencias de un problema ambiental. Muchas discusiones sociales, económicas, éticas y científicas conforman las opiniones de una persona. El proceso para tomar una decisión ambiental más responsable debe responder a todos estos problemas y buscar que se asuma el compromiso. Los problemas ambientales también son los problemas de las personas. Ocurren porque los usos que se le dan a los recursos naturales producen un ambiente mermado para otros individuos de la región, aun cuando algunas personas creen que el deterioro está justificado. Los problemas ambientales están definidos por las personas que perciben el problema, pero cuando las percepciones difieren ocurre el conflicto. Inevitablemente, las decisiones ambientales involucran consecuencias económicas, porque alguien es el receptor del valor de los recursos a usarse o alguien percibe una pérdida económica porque un uso se ha retirado.

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• Algunos defienden que las consecuencias económicas no deben ser importantes al tomar decisiones ambientales; mientras que otros aseguran que esas consideraciones económicas pueden resolver todos los problemas ambientales. • Algunos defienden que la regulación es necesaria para proteger los recursos; otros dicen que impide el uso valioso de recursos. • Algunos consideran a los organismos no humanos tan importantes como los humanos; otros creen que los humanos tienen un lugar primario en la naturaleza. • Algunos están contra del cambio; otros reconocen que éste debe ocurrir si las consecuencias negativas serán prevenidas. • Algunos creen que la responsabilidad ambiental reside en quien toma una decisión, ya sea en la casa, en el lugar de trabajo o en la comunidad. Cada hora y dólar que gasta el consumidor involucra consecuencias ambientales. ¿Cómo se siente usted sobre esta declaración? Con todas estas opiniones, el compromiso es la única manera de resolver los conflictos. Sin duda, la institución social de gobierno juega un papel importante al igual que la evaluación económica. Por último, el reconocimiento de la validez de puntos de vista contrarios es esencial, ya que el campo de la ciencia ambiental busca encontrar un punto de vista intermedio.

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Problema-análisis El destino del lobo gris A lo largo de la historia, en Estados Unidos los grandes depredadores se han visto como amenazas para la caza y el ganado, así que han sido atrapados, envenenados y los han matado a tiros. El gobierno federal lanzó un programa muy agresivo a principios del siglo veinte para eliminar a los depredadores, fijando como objetivo animales existentes en los parques nacionales. En 1926, se mató el último lobo de Yellowstone y, por ese tiempo, se puso en serio peligro a los lobos en todo el oeste de Estados Unidos. Desde entonces, los lobos han emigrado de Canadá hacia el noroeste de Montana, en el área del Glaciar del Parque Nacional. Los conservacionistas han estado defendiendo la introducción del lobo en Yellowstone y en otras partes, incluso antes de la aprobación del Decreto por las Especies en Peligro de extinción (ESA, por sus siglas en inglés) en 1973. Pero la ley requirió al Servicio de Fauna y Pesca de Estados Unidos (FWS, por sus siglas en inglés) a crear un plan de recuperación para el lobo gris, que fue registrado oficialmente como especie en peligro de extinción en 1973. Las controversias resultantes fueron tan ásperas que pasaron varios años antes de que se tomara una decisión definitiva. La opinión pública en la mayor parte de Estados Unidos parece tomar fuerza a favor de la reintroducción del lobo, mientras que muchos rancheros locales siguen oponiéndose. Éstos han expresado preocupación sobre la posibilidad de pérdida del ganado en la tierra adyacente al hábitat del lobo. Treinta años después de agregarse a la lista de ESA y luego de nueve años de ser reintroducido a las Montañas Rocky del norte, la población del lobo gris ha crecido a casi 760 animales. En 2003, el FWS anunció que este número se agregó a la identificación de 30 pares de crías en Montana, Idaho y Wyoming, es decir, el listado indica que el lobo no estaría en peligro si los

tres estados propusieran planes de dirección para asegurar la subsistencia de poblaciones de esta especie. En 2004, el FWS puso el listado del lobo gris en espera, después de establecer que la propuesta de Wyoming para manejar su población del lobo gris no aseguró el sustento de las cantidades de la población actual. Wyoming había implementado un plan para hacer una clasificación dual, con la que algunos lobos se protegerían de los humanos mientras otros se listarían como depredadores sujetos a cazar. El fws era la clasificación dual escéptica con la competencia para notificar a los ciudadanos acerca de qué lobos están protegidos y cuáles están sujetos a la caza. El FWS temió que, como resultado, se matarían muchos lobos protegidos de manera equivocada, y así el plan no proporcionaría el control de dirección suficiente para asegurar que la población del lobo seguirá teniendo los niveles de recuperación anteriores. La consecuencia política para la determinación del FWS fue aparentemente clara. El gobernador de Wyoming defraudó la determinación y atribuyó la culpa al año electoral. El director de FWS afirmó que el gobernador y la legislatura estatal no deberían ser sorprendidos por la determinación de la agencia, ya que el FWS nunca había endosado el concepto de clasificación dual. Los grupos activistas ambientales apreciaron la decisión, declarando que las poblaciones del lobo serían bien protegidas. El destino del lobo gris en Wyoming se ha decidido de momento, pero la última decisión que afectará su futuro será determinada. Las interpretaciones de FWS subsiguientes, reordenaciones políticas, presión pública y las preocupaciones económicas corresponden al factor que será considerado en el próximo encuentro para tomar decisiones. • Si usted fuera a tomar la próxima decisión con respecto al lobo gris, ¿cómo resolvería el problema? • ¿El concepto de clasificación dual es factible dentro del Decreto de la Especie puesta en peligro y enlistada? • ¿Por qué piensa usted que es complicado resolver problemas como el caso del lobo gris?

Términos clave ambiente 5 ciencia ambiental 5

desarrollo sostenible 6 desierto 8

ecosistema 7

Preguntas de repaso 1. Describa por qué es tan difícil encontrar las soluciones a los problemas ambientales. ¿Considera que siempre ha sido muy complicado? 2. Describa lo que significa un enfoque del ecosistema para resolver el problema ambiental. ¿Es el enfoque correcto? 3. Liste dos problemas ambientales clave para cada una de las siguientes regiones: el desierto norte, el medio agrícola, el bosque del oeste, el oeste seco, los Grandes Lagos y el noreste industrial, y el sur. ¿Cómo han cambiado los problemas?

CAPÍTULO 1 Las interrelaciones ambientales

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4. Defina ambiente y ecosistema, y proporcione ejemplos de estas condiciones en su región. 5. Describa cómo se resuelven los conflictos ambientales. 6. Seleccione un problema ambiental local y escriba un ensayo breve en el que presente todas las partes de la cuestión. ¿Hay una solución a este problema?

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Pensamiento crítico 1. Imagine que usted es un representante del Congreso estadounidense de un estado occidental, y una nueva área de desierto está proponiéndose para su distrito. ¿Quién podría contactarlo para influir en su decisión? ¿Qué curso de acción tomaría? ¿Por qué? 2. En el problema anterior, ¿qué peso tienen para usted el trabajo y el ambiente? ¿Qué límites pondría en el crecimiento económico? ¿La protección del ambiente? 3. Imagine que es un activista ecológico en su área y que está interesado en los problemas ambientales locales. ¿Qué tipo de problemas podría enfrentar? 4. Imagine que usted vivió en el este urbano y que aboga por la preservación del desierto. ¿Qué discordancias puede tener con los residentes del

desierto norte o el oeste árido? ¿Cómo justificaría a estos residentes su interés en la preservación del desierto? 5. Usted es el superintendente del Parque Nacional Yellowstone y quiere cambiar un enfoque del ecosistema para manejar el parque. ¿Cómo podría cambiar un enfoque del ecosistema en el parque actual? ¿Cómo presentaría sus ideas a los hacendados circundantes? 6. Analice el problema del calentamiento global desde varias perspectivas disciplinarias: economía, climatología, sociología, ciencias políticas, agronomía, etc. ¿Cuáles podrían ser algunas preguntas para que cada disciplina contribuya a la comprensión del calentamiento global?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Sitios ambientales generales

Sitios introductorios

Sitios de ecología generales

Documentos escritos y consejos de estudio

Sitios de organización ambiental y ecológica

Glosarios y diccionarios

Historia de estudios ambientales

Carreras en la ciencia

Recursos ambientales misceláneos

Utilidad y sitios organizacionales

Materiales introductorios y sitios gubernamentales

Ecología mundial

Ciencia como un proceso

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PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Ética ambiental

Contenido del capítulo Objetivos Visión de la naturaleza Ética ambiental Actitudes ambientales Ética ambiental social Ética ambiental corporativa Justicia ambiental Ética ambiental individual ¿Consumimos demasiado? Alimentos Naturaleza Petróleo Agua Lo desconocido

Ética ambiental mundial Problema-análisis: ¿Está justificado el ecoterrorismo?

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Diferenciar entre ética y moral. • Definir éticas personales. • Explicar la conexión entre riqueza material y explotación del recurso. • Describir la manera en que la industria explota los recursos y consume energía para producir beneficios. • Describir la forma en que los líderes ambientales están promoviendo prácticas más sostenibles en la industria. • Explicar cómo se determina la conducta corporativa.

• Describir el poder e influencia que las corporaciones tienen debido a su tamaño • Explicar por qué la acción gubernamental es necesaria para obligar a todas las compañías a hacer frente a las normas ambientales. • Describir los factores asociados con la justicia ambiental. • Describir cuál ha sido la actitud general de consumidores y empresas hacia el ambiente. • Explicar la relación entre el crecimiento económico y la degradación ambiental. • Listar tres actitudes contradictorias hacia la naturaleza.

Un acercamiento al medio ambiente Los filósofos naturalistas, pág. 23 ¿Qué hay en su traspatio?, pág. 25 Perspectiva global Chico Mendes y las reservas extractivas, pág. 27 Comercio internacional de las especies en peligro de extinción, pág. 30 Las ballenas grises de la Bahía de Neah, pág. 34

1975 La población del mundo era aproximadamente de 4 mil millones de personas. 1975 Una persona promedio en un país en desarrollo comía 24 libras de carne al año. 1980 47% de los niños en el mundo estaban desnutridos. 1990 El Decreto de la Contaminación del Petróleo (OPA) fue aprobado. Antes de ese suceso, los derrames de petróleo en Estados Unidos promediaron 70 000 barriles por año. 1994 El presidente Bill Clinton firmó una orden ejecutiva en justicia ambiental para ayudar a las minorías y a las comunidades pobres que sufrieron daño ambiental.

2004 La población del mundo era de más de 6 mil millones de personas. 1995 La persona promedio en un país en desarrollo comía 51 libras de carne al año. 2000 33% de los niños del mundo estaban desnutridos. 2004 Los derrames de petróleo se redujeron 94%, es decir, a 4 000 barriles por año.

2003 La Comisión Estadounidense sobre Derechos Civiles encomendó a varias agencias federales su fallo para implementar el orden.

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Visión de la naturaleza En toda mi vida, el objeto más maravilloso que haya observado alguna vez en una fotografía es el planeta Tierra visto desde la distancia de la Luna, permaneciendo en el espacio, evidentemente vivo. Aunque a primera vista parece estar compuesto de innumerables especies separadas de organismos vivos, examinando con mayor detalle cada uno de ellos, todas las partes activas, incluso nosotros, se relacionan de manera interdependiente. Por decirlo de otra forma, es el único ecosistema cercano que cualquiera de nosotros conoce. —Lewis Thomas No hay ningún viajero sobre la astronave terrestre. Nosotros somos todos los miembros de la tripulación. —Buckm ster Fuller Una de las maravillas de la tecnología moderna es que podemos ver la Tierra desde la perspectiva del espacio: una esfera azul única entre todos los planetas en nuestro sistema solar. (Ver figura 2.1.) Al mirarnos desde el espacio, es obvio, dice el ecólogo William Clark de la Universidad de Harvard, que somos como una especie mundial, “al agrupar nuestro conocimiento, coordinar nuestras acciones y compartir lo que el planeta tiene que ofrecer, tenemos la opción para manejar la transformación del planeta por los senderos del desarrollo sostenible”. Muchas personas ven poco valor en un río subdesarrollado y sienten que no es importante dejarlo fluir en un estado natural. Podría argumentarse que se han “controlado” ríos por todo el mundo para proporcionar potencia, irrigación y navegación a expensas del mundo natural. También es posible afirmar que no usar estos recursos sería un desperdicio. En el noroeste de la costa del Pacífico de Estados Unidos, hay un conflicto sobre el valor de los bosques de edad adulta. Los intereses económicos quieren usar a los bosques para la producción de madera y creen que no hacerlo causaría una penuria económica. Ellos argumentan que los árboles van a morirse de cualquier manera y que bien podrían usarse para mejoras de la comunidad humana. Otros creen que todos los organismos vivos que constituyen la forestación tienen un valor que no apreciamos todavía. Quitar los árboles destruiría algo que tomó cientos de años desarrollar y nunca podrá reemplazarse.

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Figura 2.1 La Tierra vista desde el espacio. Las diferencias políticas, geográficas y nacionalistas entre los humanos no parecen tan importantes desde esta perspectiva. En realidad, todos compartimos la misma “casa”.

Las interacciones entre las personas y su ambiente son tan viejas como la civilización humana. Sin embargo, el problema actual de controlar esas interacciones se ha transformado por el incremento inaudito en la proporción, la escala y la complejidad de las mismas. Alguna vez se vio la contaminación como un evento local y temporal. Pero hoy, ésta puede involucrar a varios países —como con la preocupación acerca de la deposición de ácidos en Europa y en Norteamérica— y afectará a varias generaciones. Los debates acerca de los químicos y la disposición de desechos radiactivos son ejemplos del incremento a nivel global de la contaminación. Por ejemplo, muchos países europeos se preocupan por el transporte de residuos radiactivos y tóxicos a través de sus fronteras. Lo que una vez fueron con-

frontaciones directas entre la preservación ecológica y el crecimiento económico ahora implica múltiples vínculos que empañan la distinción entre lo justo y lo injusto. Es decir, se cree que el incremento del efecto invernadero es resultado del consumo de energía, las prácticas agrícolas y el cambio climático. Asimismo, muchas personas creen que hemos ingresado a una nueva Era, caracterizada por los cambios mundiales que provienen de la interdependencia entre el desarrollo humano y el ambiente. Ellas aseguran que el manejo inteligente y la autoconciencia en el valor de la Tierra es uno de los desafíos más grandes que enfrenta la humanidad en los inicios del siglo veintiuno. Para enfrentar este desafío se considera que debe evolucionar una nueva ética ambiental.

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Ética ambiental La ética es una rama de la filosofía que fundamentalmente busca definir lo que es correcto y lo que es equivocado, sin tomar en cuenta las diferencias culturales. Por ejemplo, muchas culturas tienen una veneración por la vida y sostienen que todos los humanos tienen derecho a vivir. Se considera no ético privar a un individuo de la vida. La moral difiere un poco de la ética, porque la moral refleja los sentimientos predominantes de una cultura sobre problemas éticos. Por ejemplo, en casi todas las culturas, no es ético matar a alguien; sin embargo, cuando un país declara la guerra, la mayoría de sus habitantes aceptan la necesidad de matar al enemigo. Por consiguiente, es moral hacerlo aunque la ética dice que matar es equivocado. Por si fuera poco, ninguna nación ha declarado alguna vez que la guerra sea inmoral. Los problemas ambientales requieren una consideración de la ética y la moral. Por ejemplo, ya que hay bastante comida en el mundo para alimentar a todos adecuadamente, no es ético permitir que algunas personas pasen hambre mientras otras tienen más de lo que necesitan. Sin embargo, la disposición predominante de quienes forman el mundo desarrollado es de indiferencia. No distinguen límites morales para compartir lo que tienen con otros. En realidad, esta indiferencia supone que es permisible admitir que las personas pasen hambre. Por lo tanto, esta posición moral no es consistente con una ética pura. Como se puede observar, la ética y la moral no siempre son lo mismo; así, a menudo es difícil definir lo que es correcto y lo que es erróneo. Algunos individuos visualizan cómo sería en el futuro la situación de la energía del mundo y han reducido su consumo. Otros no creen que haya un problema y, por lo tanto, no han modificado su uso de energía. Incluso, hay quienes no se preocupan por la situación, por lo que usarán la energía tanto como esté disponible. Otros problemas son la población y la contaminación. ¿Es ético tener más de dos hijos cuando el mundo enfrenta la sobrepoblación? ¿Debe una industria persuadir a los legisladores para no votar por un proyecto de ley particular porque podría reducir sus ganancias, aunque su aprobación mejorara el ambiente? La opinión que asumimos sobre tales problemas con frecuencia depende de nuestras actividades o principios. Por ejemplo, es probable que un líder industrial no perciba la contaminación tan negativa como

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Ética ambiental

alguien que participa en actividades al aire libre. De hecho, muchos líderes comerciales ven la conducta de los ecologistas como inmoral, porque restringe el crecimiento y, en algunos casos, provoca el desempleo. La mayor parte de las preguntas éticas son muy complejas. El enfrentamiento de los problemas éticos con el ambiente no es diferente; por lo tanto, es importante explorar los problemas ambientales desde varios puntos de vista antes de tomar una actitud. Cuando adoptamos una actitud ética nos ponemos a la defensiva para atacar a aquellos que discrepan con nosotros. A menudo, se describe a los individuos como villanos por seguir un curso de acción que consideran virtuoso. La ética ambiental es un tema de ética aplicada que examina la base moral de la responsabilidad ambiental. En estos tiempos de conciencia ambiental, la mayoría de las personas está de acuerdo en que necesitamos ser responsables del medio ambiente. Los residuos tóxicos contaminan el agua del subsuelo, los derrames de petróleo destruyen las riberas y los combustibles fósiles producen anhídrido carbónico, sumándose así al calentamiento global. Entonces, la meta de la ética ambiental no es convencer de que es necesario preocuparse por el ambiente, mucha gente lo hace. Su enfoque es sobre un fundamento moral de responsabilidad ambiental y hasta qué punto se extiende esta responsabilidad. Hay tres teorías fundamentales de responsabilidad moral con respecto al ambiente. Aunque cada una apoya la responsabilidad ambiental, sus enfoques son diferentes. La primera de estas teorías es la antropocéntrica o centrada en lo humano. El antropocentrismo ambiental es la visión de que la responsabilidad de todo lo ambiental se deriva sólo de los intereses humanos. Aquí, la suposición es que sólo los seres humanos son organismos moralmente significativos y tienen un lugar moral directo. Puesto que el ambiente es crucial para el bienestar y la supervivencia humana, tenemos un deber hacia el ambiente, es decir, una responsabilidad que se deriva de los intereses humanos. Esto involucra el deber de asegurar que la Tierra permanezca ambientalmente hospitalaria, y de esta manera apoye la vida humana. Asimismo, considera que la belleza y recursos de la Tierra sean conservados para que la vida humana continúe siendo agradable. Algunos han argumentado que nuestros deberes ambientales se derivan del beneficio inmediato que las personas reciben del ambiente y de

aquel que las generaciones futuras recibirán. No obstante, los críticos afirman que, puesto que las generaciones futuras no existen todavía, entonces, hablando de manera estricta, no pueden tener más derechos de los que tiene una persona muerta. Así, ambas partes de esta disputa reconocen que esa preocupación ambiental deriva sólo de los intereses humanos. Una segunda teoría de responsabilidad moral por el ambiente es la biocéntrica. De acuerdo con la visión más amplia de la teoría centrada en la vida, todas las formas de vida tienen un derecho inherente a existir. Algunos pensadores biocéntricos dan una jerarquía de valores a las especies. Por ejemplo, algunos creen que tenemos mayor responsabilidad de proteger las especies animales que las especies vegetales. Otros determinan que los derechos de varias especies dependen del daño que producen a los humanos. De esta manera, no ven mal matar especies de plagas como ratas o mosquitos. Algunos van más allá y creen que cada organismo individual, no sólo cada especie, tiene un derecho básico a sobrevivir. Los individuos que apoyan el movimiento de los derechos de los animales tienden a darle más valor a las especies animales que a las de plantas. Por lo tanto, decidir qué tipos de especies o individuos deben protegerse de la extinción o muerte prematura resulta un dilema ético para las actividades humanas. Es duro saber dónde trazar la línea y ser éticamente coherente. El tercer enfoque de responsabilidad ambiental, llamado ecocentrismo, sostiene que el ambiente merece la consideración moral directa y no una que se derive nada más de los intereses humanos (y animales). En el ecocentrismo se sugiere que el ambiente tiene derechos directos que califican como cubierta moral digna de un deber directo y que tiene valor inherente. Se considera que el ambiente, por sí mismo, está en una equivalencia moral con los humanos. La posición del ecocentrismo es el enfoque defendido por el ecólogo y escritor Aldo Leopold en su libro A Sand County Almanac (1949). En respuesta a la destrucción implacable del panorama, en A Sand County Almanac se redefinió la relación entre el género humano y la Tierra. Leopold consagró un capítulo entero de su libro a “La ética terrestre”. Toda ética desarrollada hasta aquí depende de una sola premisa: que el individuo es un miembro de una comunidad

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La preservación

Figura 2.2 Actitudes ambientales.

El desarrollo

Prevención individual de los mismos recursos pero usados de manera diferente.

de partes interdependientes... La ética terrestre simplemente amplía los límites de la comunidad para incluir suelo, agua, plantas y animales, o colectivamente lo terrestre...una ética terrestre que cambia el papel de Homo sapiens, conquistador de la comunidad terrestre por la de un miembro evidente y ciudadano de él. Esto implica respeto para sus socios y también respeto por la comunidad como tal. Es inconcebible para mí que una relación ética terrestre pueda existir sin amor, respeto y admiración por la Tierra y una alta consideración por su valor. Por valor, quiero decir algo más que valor económico; quiero decir valor en sentido filosófico. Lo que Leopold adelantó en “La ética terrestre” fue visto por muchos como un cambio radical en la forma en la que los humanos se perciben con respecto al ambiente. En un principio nos vimos como los conquistadores de la Tierra. Ahora, según Leopold, necesitamos asumirnos como miembros de una comunidad que también incluye la tierra y el agua. Leopold también escribió que “una cuestión es correcta cuando tiende a conservar la integridad, la estabilidad y la belleza de la comunidad biótica. Es incorrecta cuando su tendencia es diferente... Abusamos de la Tierra porque la consideramos como un artículo que nos pertenece. Cuando la veamos como una comunidad a la cual pertenecemos, podremos empezar a usarla con amor y respeto”. Cuando los límites políticos y nacionalistas tradicionales se debilitan o cuando a nivel global cambian de forma, nuevas varia-

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La conservación

ciones del pensamiento y la ética ambiental también evolucionan. Algunas nuevas consideraciones éticas ambientales se basan en que la humanidad es parte de la naturaleza y muchas partes de esa naturaleza son interdependientes. En cualquier comunidad natural el bienestar del individuo y de cada especie se une al bienestar en general. En un mundo con cada vez menos fronteras ambientales, las naciones, como los individuos, deben tener una responsabilidad ética fundamental para respetar la naturaleza y cuidar a la Tierra, proteger sus sistemas de mantenimiento de la vida, su biodiversidad y su belleza; además, se debe pensar en las necesidades de otros países y las generaciones del futuro. Los éticos ambientales dicen que considerar la protección del ambiente como un “derecho” del planeta es una extensión natural del concepto de los derechos humanos. Muchos también argumentan que un ambiente ético considera las acciones del individuo hacia el ambiente como una cuestión de correcto e incorrecto, en lugar de una de egoísmo.

Actitudes ambientales Hay muchas actitudes diferentes sobre el ambiente, la mayoría de las cuales se clasifica bajo tres requisitos: a) el desarrollo ético, b) la preservación ética y c) la conservación ética. Cada una de estas posiciones éticas tiene su propio código de conducta con el cual es posible medir la moralidad ecológica. (Ver figura 2.2.) El desarrollo ético se basa en el individualismo o el egocentrismo. Asume que la raza humana es y debe ser el amo de la na-

turaleza, y que la Tierra y sus recursos existen para su placer y beneficio. Esta visión se refuerza por la acción ética, la cual dicta que los humanos siempre deben mantenerse ocupados, creando cambios y aquello que represente mayor, mejor y más rápido “progreso”, el cual es bueno para sí mismo. Esta filosofía es reforzada por la idea de que “si puede hacerse, debe hacerse” o que nuestras acciones y energías sean mejor aprovechadas en el trabajo creativo. Abundan ejemplos de desarrollo ético. La noción de que “más grande es mejor” no es nueva para nosotros, ni lo es la creencia de que si algo puede hacerse o crearse, debe ser. El sueño de la movilidad ascendente está incluido en esta ética. En algunos círculos, el cuestionamiento del crecimiento es considerado casi antipatriótico. En el desarrollo ético, la naturaleza sólo tiene valor instrumental; es decir, el ambiente únicamente tiene valor en la medida que los humanos lo utilicen para fines económicos. Tan sólo en los pasados 50 a 100 años se han considerado los subproductos y los residuos asociados con el desarrollo. La preservación ética considera a la naturaleza especial en sí misma. Se argumenta que ésta tiene valor intrínseco o mérito inherente para la apropiación humana. La preservación tiene razones diversas para querer proteger la naturaleza. Incluso, hay quienes sostienen una creencia casi religiosa con respecto a la naturaleza. Ellos veneran la vida y respetan el derecho de todas las criaturas a vivir, sin importar los costos sociales y económicos. Durante el siglo XIX, los preservacionistas dieron razones éticas y espirituales directas para proteger el mundo natural. John Muir condenó a los “destructores de templos, que se consagran a los estragos del comercialismo” quienes, “en lugar de alzar

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Los filósofos naturalistas La filosofía detrás del movimiento ambiental tenía sus raíces en el siglo XIX. Entre los filósofos conservacionistas más notables, destacan: Ralph Waldo Emerson, Henry David Thoreau, John Muir, Aldo Leopold y Rachel Carson. En el primer ensayo de Emerson, Naturaleza, publicado en 1836, afirmó que “detrás de la naturaleza, por toda la naturaleza, el espíritu está presente”. Emerson fue el primer crítico del desarrollo económico desenfrenado, y buscó corregir lo que consideró los errores sociales y espirituales de su tiempo. En sus Journals, publicados en 1840, Emerson declaró que “un cuestionamiento que bien merece examinarse ahora son los peligros del comercio. Esta invasión de la naturaleza por el comercio, con su dinero, su crédito, su vapor y sus ferrocarriles, amenazan perturbar el equilibrio del hombre y la naturaleza”. Henry David Thoreau era un naturalista con creencias similares a las de Emerson. El prejuicio de Thoreau cayó del lado de “la realidad en la naturaleza y el desierto sobre los engaños de la civilización urbana”. El paisaje alrededor de Concord, Massachusetts, lo fascinó y alegró tanto como lo deprimió el comercialismo de la ciudad. Al estar cerca de Concord, Thoreau escribió su clásico, Walden, que describe un año en el que vivió en ese lugar para tener contacto directo con la naturaleza “hechos esenciales de la vida”. En sus escritos y artículos posteriores, Thoreau resumió sus sentimientos hacia la naturaleza con una visión profética: Pero la mayoría de los hombres, me parece, no quieren a la naturaleza y venderían incluso toda su belleza con tal de poder vivir, por una suma establecida, muchos por un vaso de ron. ¡Gracias a Dios, el hombre no puede todavía volar y poner los residuos en el cielo como en la Tierra! Por ese lado, estamos seguros en el presente. Son muchas las razones por las que necesitamos continuar protegiéndonos del vandalismo de unos cuantos. (1861) John Muir combinó la meditación intelectual de un filósofo con el núcleo sólido, características pragmáticas de un líder. Muir creyó que “el desierto refleja la divinidad, nutre a la humanidad y vivifica el espíritu”. Muir intentó convencer a las personas para que dejaran las ciudades durante algún tiempo y disfrutaran el desierto. Sin embargo, él sentía que el desierto era amenazado. En 1876, en el artículo titulado, “Primeros Templos de Dios: ¿Cómo preservaremos nuestros bosques?” publicado en la Sacramento Record Union, Muir decía que sólo el control gubernamental salvaría los bosques más finos de California de los “estragos de necios”. A principios de 1890, Muir organizó el Club Sierra para “explorar, disfrutar y hacer accesibles las regiones montañosas de la costa del Pacífico”, así como para conseguir el apoyo del gobierno para conservar estas áreas. Sus acciones en el oeste convencieron al gobierno federal para restringir el desarrollo en el Valle de Yosemite, que conservó su belleza para las futuras generaciones. Aldo Leopold fue otro pensador, así como un hacedor en el campo de los principios de conservación. Como un filósofo, Leopold resumió sus sentimientos en A Sand County Almanac: El desierto es la materia prima fuera de la cual el hombre ha trabajado con ahínco el artefacto llamado civilización. Ningún hombre vivo verá la gran planicie de hierba donde un mar de flores de la pradera se sobrepone de nuevo a los estribos del colonizador. Ningún hombre vivo verá la nueva planicie virgen del Lago Estatal, la madera lisa de la llanura costera o las gigantes maderas duras. Leopold fundó el campo de la gestión simulada. En la década de 1920, mientras estaba en el Servicio Forestal, trabajó para el desarrollo de una política del desierto. Sus conceptos abrieron el camino de la gestión simulada;

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Ética ambiental

Ralph Waldo Emerson

Henry David Thoreau

John Muir

Aldo Leopold

además, escribió extensivamente en el Bulletin of the American Game Association y estableció que la cantidad de espacio y el tipo de forraje de un hábitat de fauna, determina el número de animales que puede sostener un área. También marcó las reglas de la caza para mantener un equilibrio apropiado de la fauna. Mientras la mayoría de las personas sólo habla de lo que está mal en cuanto a la manera en que suceden los eventos, algunos realmente persisten en sus ideas y logran cambios. Rachel Carson Rachel Carson figura entre esos pocos. Una naturalista distinguida y escritora exitosa, Rachel Carson publicó en el New Yorker, en 1960, una serie de artículos que generaron una extensa discusión sobre los pesticidas. En 1962, ella publicó Silent Spring, que dramatizó los peligros potenciales de los pesticidas para el alimento, la fauna y los humanos; pero lo más importante es que con el tiempo llevó a cambiar el uso de pesticidas en Estados Unidos. Aunque se demostraron algunos detalles técnicos equivocados en sus investigaciones posteriores, quedó establecida su tesis basada en que los pesticidas pueden contaminar y causar daño extremo al ecosistema. Por desgracia, la muerte prematura de Carson por cáncer ocurrió antes de que su libro fuera reconocido como uno de los eventos más importantes en la historia del conocimiento y la acción ambiental en el siglo XX.

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sus ojos al Dios de las montañas, los alzan al omnipotente dólar”. Esto no fue un llamado al buen análisis del costo-beneficio: Muir describió la naturaleza no como una mercancía sino como un compañero. La naturaleza es sagrada, sostuvo Muir, si los recursos son escasos o no. Filósofos como Emerson y Thoreau pensaron que la naturaleza está llena de divinidad. Walt Whitman celebró una hoja de hierba como nada menos que el “trabajo diario de las estrellas”. “Después de que usted agotó lo que hay en los negocios, la política, la sociedad, el amor, etc., y al final encontró que ninguno de ellos lo satisface, ¿qué permanece? La naturaleza permanece”, escribió Whitman. Estos filósofos pensaron en la naturaleza como un refugio para la actividad económica, no como un recurso para ella. Algunos preservacionistas se interesaron principalmente en la naturaleza estética o recreativa. Ellos consideraban a la naturaleza como algo hermoso y refrescante, que debía estar disponible para los días de campo, el excursionismo, el campamento, la pesca o para encontrar paz y quietud. Además de los preservacionistas religiosos y recreativos, existen otros con motivaciones científicas. Ellos defienden que la especie humana depende y tiene mucho que aprender de la naturaleza. Las especies y ecosistemas raros y en peligro de extinción, así como los más comunes, deben conservarse debido a su conocida o asumida, utilidad práctica de gran alcance. En esta visión, se piensa que la diversidad natural, la variedad, la complejidad y el desierto, son superiores a la uniformidad humanizada, la simplicidad y la domesticidad. Los preservacionistas científicos no quieren abarcar todos los aspectos de la Tierra, sino sólo lo que consideran importante para las generaciones futuras. La tercera ética ambiental se llama conservación o ética administrativa. Se relaciona con la visión preservacionista científica, pero extiende la consideración racional a la Tierra entera y durante todo el tiempo. Asimismo, reconoce la conveniencia de normas de vida decentes, pero funciona hacia un equilibrio de uso y disponibilidad del recurso. La conservación ética hace hincapié en un equilibrio entre el desarrollo total y la preservación absoluta. Enfatiza que el crecimiento rápido y desenfrenado de la población y la economía, a largo plazo es contraproducente. La meta de la conservación ética es que, de manera indefinida, todos los seres humanos vivan juntos en el mundo.

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Ética ambiental social La sociedad está compuesta de una infinidad de personas con puntos de vista diversos. Esta variedad puede destilarse en un juego de ideas que reflejan las actitudes prevalecientes en la sociedad. Las actitudes colectivas pueden analizarse desde un punto de vista ético, ya que desde hace mucho tiempo las sociedades occidentales desarrolladas han actuado como si la Tierra tuviera reservas ilimitadas de recursos naturales, una gran habilidad para asimilar desechos y una capacidad ilimitada de acomodar el crecimiento desenfrenado. La dirección económica y racional de las naciones desarrolladas presenta un crecimiento incesante. Por desgracia, este crecimiento no siempre se ha planeado de manera cuidadosa o a un nivel deseado. Esta “manía de crecimiento” destinó los recursos no renovables para casas cómodas, hospitales bien provistos, transporte conveniente, distribuidores de comida rápida, videograbadoras, computadoras caseras y juguetes operados con baterías, entre otras cosas. En las estadísticas económicas tal “crecimiento” se mide como “productividad”. No obstante, surge la pregunta: “¿Cuánto es suficiente?” Las sociedades pobres tienen muy poco, pero las sociedades ricas nunca dicen “¡Alto! Nosotros tenemos bastante”. El filósofo indio y estadista Mahatma Ghandi dijo, “La Tierra proporciona bastante para satisfacer las necesidades de cada persona, pero no la codicia”. El crecimiento, la expansión y la dominación siguen siendo los objetivos socioculturales centrales de la mayoría de las sociedades avanzadas. El crecimiento económico y la explotación del recurso son actitudes compartidas por las sociedades desarrollas. Incluso, los recursos naturales se siguen consumiendo como si los suministros fueran interminables. Todo esto se refleja en una relación cada vez más inestable con el ambiente que deja a un lado la tendencia para buscar “el bien común” pero considerando el futuro. Esta actitud está profundamente arraigada en la estructura de la sociedad. Desde que los primeros colonos llegaron a América del Norte, la naturaleza ha sido considerada una enemiga. Con frecuencia, los colonos expresaron su relación con el desierto en condiciones militares. Ellos vieron la naturaleza como un enemigo a ser “conquistado”, “dominado” o “vencido” por un “ejército” colonizador. Cualquier necesidad que los colonizadores sentían por invadir y aprove-

charse del desierto estaba justificada por las creencias religiosas. Ellos se condujeron por lo que percibieron como una “moral imperativa”. En la actualidad todavía es popular esta actitud hacia la naturaleza. Muchos ven el desierto como la tierra subdesarrollada y sólo ven su valor si se cultiva, se construye o de alguna manera se desarrolla. La noción de que la tierra y el desierto deben conservarse es incomprensible para algunos. El pensamiento de optar de manera intencional por no desarrollar un recurso, se considera casi un pecado.

Ética ambiental corporativa Muchas tareas de la industria, como procurar materias primas, la fabricación y el mercadeo, así como la disponibilidad de residuos, son los principales responsables de la contaminación. Esto no es porque cualquier industria o compañía haya adoptado la contaminación como una política corporativa, sino porque las industrias necesitan consumir energía y recursos para hacer sus productos, además deben generar una ganancia para existir. Sin embargo, tienen la opción entre el uso sostenible o no sostenible en los procesos industriales. Cuando las materias primas se procesan algunos residuos (material inútil) son inevitables. Por lo general no es posible controlar por completo la dispersión de todos los subproductos de un proceso industrial. Además, algunos materiales residuales pueden ser inútiles. Por ejemplo, la industria del servicio de alimento usa la energía para preparar la comida. Mucha de esta energía, como los desechos de calor, se pierde. Mientras que humos y olores son liberados en la atmósfera, los alimentos en descomposición deben desecharse. El costo de controlar residuos puede ser muy importante si se toma en cuenta el margen de beneficios para una compañía. Algunas empresas innovadoras han dado grandes pasos al reducir los residuos durante la fabricación. Por ejemplo, Ray Anderson de Interface Incorporated ha guiado el camino en la industria de la alfombra verde al reducir en 75% la cantidad de residuos. Desde 1995, esta medida ha ahorrado 209 millones de dólares a la compañía. Las corporaciones son entidades legales diseñadas para operar con una ganancia que no es en sí

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¿Qué hay en su traspatio? Al hacer esta pregunta, la mayoría de los estadounidenses diría que ellos no viven ni quieren vivir en un ambiente contaminado. Este concepto, llamado "no en mi traspatio" o NIMBY, proviene de una larga historia de comunidades que protestan por la construcción de instalaciones de residuos peligrosos, rellenos sanitarios, plantas nucleares, plantas de tratamiento de aguas residuales o cualquier otra instalación pública o privada que se vea como mala o dañina. Por desgracia, muchas personas no saben qué fuentes de contaminación están en su traspatio. En la Carta del Informe Nacional sobre el Conocimiento Ambiental, Actitudes y Conductas, sólo 23% de los estadounidenses sabía que el escurrimiento de agua de los patios, calles y granjas era la fuente más común de contaminación del agua. En contraste, 69% supo que la fuente principal de contaminación del monóxido de carbono en el aire proviene de los automóviles. ¿Sabe dónde está parado? ¿Conoce el nivel de contaminación que hay en su traspatio? ¿Si lo supiera, tomaría alguna acción? ¿Qué tan cerca

misma dañina. La corporación no tiene ética, pero las personas que la constituyen sí enfrentan decisiones éticas. La ética está involucrada cuando una corporación economiza en la calidad de la producción o en la disposición de residuos para aumentar al máximo su ganancia. Lo más barato es producir un artículo con la mayor ganancia posible. Es más barato optar por la descarga en un río que instalar una planta de tratamiento de agua residual, y es más barata la emisión de residuos en el aire que atraparlos en filtros. Muchas personas consideran que tal contaminación es no ética e inmoral, pero algunas corporaciones piensan en ella como justa, en cuanto a los factores que determinan la rentabilidad. (Ver figura 2.3.) Como los accionistas esperan un retorno inmediato en su inversión, las corporaciones a menudo toman decisiones basadas en la rentabilidad a corto plazo, en lugar del beneficio a largo plazo para la sociedad. La cuenta de ganancia conseguida por una corporación determina cuánto puede expandirse. La constante expansión de una corporación aumenta la demanda de sus productos a través de la publicidad. Entre más se expande, más poder logra; entre más poder tiene, mayor es su influencia sobre la decisión de los fabricantes que pueden crear condiciones favorables a sus planes de expansión. El proceso se vuelve una espiral que, al parecer, es interminable.

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Ética ambiental

vive usted de una planta nuclear, de una planta de tratamiento de aguas residuales o de un relleno sanitario? En Estados Unidos, es posible investigar las fuentes y niveles de contaminación en cada localidad; basta con teclear el código postal del condado o ciudad en el sitio Web de la Agencia de Protección del ambiente Envirofacts (http://www.epa.gov/enviro/). Los resultados se pueden comparar con el sitio Web de Scorecard del Fondo de la Defensa Ambiental (http://www.scorecard.org/). ¿Cómo se compara con el resto del país? ¿Cuáles son las fuentes más comunes de contaminación del aire y del agua en su ciudad natal? ¿Qué agencias están trabajando para proteger el ambiente? ¿Quiénes son los mayores contaminadores? ¿Usted se sorprendió? ¿Los dos sitios Web coincidieron o discreparon? Comparta esta información con tres amigos o miembros de la familia y consiga sus comentarios sobre lo que hay en su traspatio y lo que usted puede hacer al respecto.

Las naciones del mundo deben confrontar el problema de la irresponsabilidad corporativa hacia el ambiente. En el negocio, la incorporación permite la organización y la concentración de riqueza y poder lejos de superar individuos o sociedades. Algunas de las decisiones más importantes que afectan nuestro ambiente no son hechas por los gobiernos o por el público, sino por ejecutivos que manejan el poder corporativo a nivel masivo. Con frecuencia, estos ejecutivos hacen concesiones mínimas al interés público, pero hacen grandes esfuerzos para aumentar al máximo sus ganancias. Las decisiones comerciales y los desarrollos tecnológicos han aumentado la explotación de los recursos naturales. Además, muchas instituciones políticas y legales generalmente han apoyado el desarrollo del derecho internacional privado. Ellas también defienden y promueven el derecho a los bienes de dominio privado, en lugar de atender las preocupaciones sociales y ambientales. Los negocios e individuos por lo general usan pretextos, así como la presión política y el consumo natural de tiempo de la acción legal para engañar o retardar la complacencia con las regulaciones sociales o ambientales. ¿La industria se involucra en las cuestiones de medio ambiente? Sin duda, las corporaciones han hecho referencias más frecuentes a los problemas ambientales mundiales durante los últimos años. ¿Tal preocupación es sólo

retórica y de mercadeo social, o es el principio de una nueva sociedad ética? La reacción de la comunidad comercial por el derramamiento de petróleo en 1989 de Exxon Valdez en Alaska es un buen ejemplo de diferentes enfoques éticos al mismo desastre ecológico. (Ver figura 2.4.) El Decreto de la Contaminación de Petróleo (OPA) fue aprobado en 1990 para reducir el impacto ambiental de derrames futuros de petróleo y ha producido una reducción de 94% en los derramamientos. Una nueva regulación en OPA fue que todos los buques petroleros grandes deben tener casco doble o deben ser retirados del servicio para 2010. Sin embargo, para esquivar la ley muchos transportistas de petróleo cambiaron sus operaciones de transporte de petróleo a barcazas de petróleo con una mínima regulación. Esta reducción en la seguridad condujo a varios derramamientos de petróleo, incluyendo uno en enero de 1996 en la Bahía Moonstone de Rhode Island y otro en marzo de 1997 en la Bahía de Galveston en Texas. En total contraste, otro grupo de activistas ecológicos, inversionistas y compañías, motivados por el derramamiento de Valdez y otros incidentes ambientales formaron el grupo de la Coalición para la Economía Ambientalmente Responsable (CERES, por sus siglas en inglés) en 1989, también crearon un conjunto de 10 normas ambientales llamadas Principios CERES, mediante las cuales sus

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ganancias costos administrativos

ganancias

sueldos costos administrativos disposición de residuos sueldos costos de manufactura disposición de residuos costos de materia prima

costos de manufactura costos de materia prima

costos de publicidad

costos de publicidad

investigación y desarrollo La industria química

ias anc gan

s ldo sue

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licid a

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s

La industria del petróleo

inv es y d tigaci esa ón rro llo

prácticas comerciales podrían medirse (primero se llamaron los Principios de Valdez). Las compañías de CERES se empeñan en ir, de forma voluntaria, más allá de los requisitos impuestos por la ley, y se esfuerzan por la excelencia ambiental a través de prácticas comerciales como: 1) proteger la biosfera, 2) el uso sostenible de los recursos naturales, 3) la reducción y disposición segura de los residuos, 4) la conservación de la energía, 5) minimizar los riesgos ambientales a través de tecnologías seguras, 6) reducir el uso, fabricación y venta de productos y servicios que causan daño ambiental, 7) restaurar el daño ambiental, 8) informar al público de cualquier sanidad, seguridad o condiciones ambientales, 9) considerar la política ambiental en las decisiones de administración y 10) informar los resultados de una auditoría ambiental anual al público. Hoy, cerca de 70 compañías han aceptado públicamente los Principios de CERES, incluyendo 13 empresas Fortune 500. Además, los recursos sociales invertidos suman 300 mil millones de dólares y, a nivel mundial, las empresas de CERES han ganado premios ambientales de muchas organizaciones en reconocimiento de su propuesta. Los Principios de CERES son vistos como una guía para el ambientalismo corporativo. La meta, defienden algunos, es tomar estos principios como un requisito previo para establecer empresas. En 1997 se estableció la Iniciativa del Informe Mundial (GRI, por sus siglas en inglés). Convocada por CERES en sociedad con el Programa de Ambiente Nacional Unido, la GRI incorpora la participación activa de corporaciones, organizaciones no gubernamentales, organizaciones de contabilidad, asociaciones comerciales y otros intereses sostenidos alrededor del mundo. La misión de la GRI es desarrollar pautas aplicables en todo el mundo para informar de la actuación económica, ambiental y social, iniciando por las corporaciones y en el futuro para cualquier organización comercial, gubernamental o no gubernamental. El Sustainability Reporting Guidelines de la GRI fue liberado en forma de proyecto en 1999. Las pautas de la GRI representan la primer estructura mundial para un informe sostenible comprensivo, que abarca la “línea de triple fondo” de problemas económicos, ambientales y sociales. El perfeccionamiento en la divulgación de información sostenible es un ingrediente esencial en la mezcla de propuestas necesaria para encontrar los desafíos de la goberna-

La industria automotriz

Figura 2.3

Tomar la decisión corporativa. Las corporaciones deben generar una ganancia.

Cuando ellas consideran el control de la contaminación, ven su costo como cualquier otro: cualquier reducción en costos aumenta sus ganancias.

a)

b)

Figura 2.4 Reacción por el derramamiento de petróleo. El derramamiento de petróleo en 1989 en Alaska llevó al desarrollo de los Principios de ceres. a) Estas aves acuáticas fueron víctimas del derramamiento de petróleo. b) El Exxon Valdez. bilidad en la economía de la globalización. Hoy, por lo menos 2 000 compañías alrededor del mundo reportan de manera voluntaria un informe de sus prácticas y actuación en la economía, ambiente y políticas sociales. Por lo general, esta información es incoherente, incompleta y no verificada. Las prácticas

de medición y reporte varían con amplitud según la industria, la situación y los requisitos reguladores. El Sustainability Reporting Guidelines de la GRI está diseñado para enfrentar algunos de estos desafíos. En la actualidad, 392 organizaciones en 33 países siguen las pautas de la GRI.

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Chico Mendes y las reservas extractivas

Francisco “Chico” Alves Mendes Filho nació en la Amazona brasileña occidental en 1944. Chico, un percutor de caucho de segunda generación, fue activista de la Unión de Percutores de Caucho durante 15 años. Él y muchos otros campesinos se ganaron la vida extrayendo látex de caucho de los árboles y vendiéndolo. Los percutores de caucho también colectan y venden otros productos naturales del bosque, como las nueces de Brasil, frutas y medicinas nativas, entre otros productos. Mendes estaba interesado en conservar la porción del bosque brasileño que le proporcionó su sustento, y apoyó el concepto de “reservas extractivas”. Las reservas extractivas incluyen el escenario que rodea a la tierra para que los percutores de caucho continúen sus estilos de vida tradicionales y usen el bosque en su estado natural para las generaciones futuras. Esta idea puso a Mendes en conflicto con personas poderosas, que estaban interesadas en limpiar el bosque para criar ganado. La mayoría de las operaciones de ganado de hacienda tienen ganancias económicas a corto plazo, pero resultan contraproducentes cuando la fertilidad de la tierra declina por el sobreapacentamiento. En 1987, Mendes recibió dos premios ambientales internacionales por sus esfuerzos para establecer las reservas extractivas. Uno fue el premio Global 500 del Programa Ambiental de las Naciones Unidas; el otro fue el Premio Ambiental de la Sociedad Mundial al mejor Tornero Ted. En 1988, Chico dirigió la Unión de Trabajadores Rurales Xapuri en un esfuerzo victorioso por detener el ganado vacuno del ranchero Darli Alves da Silva para deforestar un área de percutores de caucho que quería hacer una

La práctica de una ética ambiental no debe interferir con la sociedad y con otras responsabilidades sociales u obligaciones, aunque éste no siempre es el caso. Este concepto se debe integrar a los sistemas mundiales de creencias y coordinarse con los sistemas económicos. Los abogados ambientales, a su vez, necesitan considerar otros objetivos, así como ellos demandan que otros consideren las consecuencias ambientales en la toma de decisiones. Tiene poco sentido conservar el ambiente si ese objetivo produce el derrumbamiento económico nacional. Pero tampoco tiene sentido mantener una productividad industrial estable a costa del aire que respiramos, del agua bebible, así como de la fauna, los parques y el desierto. Por lo tanto, para mantener la rentabilidad, la influencia y la libertad, el comercio debe ser sensible a su impacto sobre los ciudadanos actuales y futuros, no sólo en términos del precio y la calidad de su producto, sino también en términos de la aprobación pública

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reserva. El 22 de diciembre de 1988, cuando caminaba hacia su casa, Chico Mendes fue baleado por miembros de un grupo vigilante que apoyaba a los rancheros locales. En 1990, Darli Alves da Silva y su hijo fueron declarados culpables de asesinato. A Alves da Silva lo sentenciaron a 19 años en prisión, pero escapó en 1993. Entonces, inició una búsqueda exhaustiva de tres años para encontrar a este hombre. Padre e hijo ahora están fuera de prisión, en un programa de liberación activo; el gobierno ha vuelto a abrir la investigación del asesinato porque es probable que haya sospechosos adicionales. Antes de su muerte, Mendes dijo “yo quiero vivir para defender al Amazonas”. Su vida y su muerte parecen representar una diferencia en la manera en que el bosque brasileño está usándose. En 1990, Chico Mendes estableció la reserva extractiva que cubre aproximadamente 6% del estado de Acre en el noroeste de Brasil. En una votación reciente en Acre, 75% de las personas dijeron que quieren “el desarrollo sin la destrucción del bosque”, lo cual es un cambio sustancial respecto de lo que ocurría en 1970 sobre los caminos y rancherías. En la actualidad, los colegas de Chico Mendes tienen bajo custodia la oficina política y están en posición de formar leyes ambientales de gobierno a favor de la administración sostenible del bosque. Los desafíos que enfrentan son el desempleo masivo, precios bajos para el caucho en el mercado mundial, aserraderos ilegales y la expansión de los intereses agrícolas. Chico Mendes es considerado un héroe ambiental, y varias agencias alrededor del mundo han creado un Premio Chico Mendes para honrar a los activistas ambientales como él.

por su influencia social y política. Por ejemplo, en el 2000, Harris Poll encontró que 65% de los estadounidenses quisieron aumentar el gasto gubernamental, nacional o estatal, para dirigir los problemas ambientales, aun cuando tenían que pagar impuestos superiores. En otra votación, ocho de 10 ciudadanos dijeron que estarían dispuestos a hacer un pago extra por un producto empaquetado con materiales reciclados. A mediados de los años noventa, surgió un concepto llamado ecología industrial, que refleja el enlace que existe entre la economía y el ambiente. Este concepto defiende que la buena ecología es también buena economía y que existen alternativas para que las corporaciones proporcionen bienes y servicios de manera que no destruyan el ambiente. Uno de los elementos más importantes de la ecología industrial es que, como en los sistemas biológicos, responde por los residuos. Los diccionarios definen residuo como

un material inútil o sin valor. En la naturaleza, sin embargo, nada está siempre descartado; de alguna manera, todos los materiales se reutilizan. En nuestro mundo industrial, tomar los materiales residuales de la tierra a gran costo por lo general es imprudente. Quizá los materiales y productos que no son utilizados serán calificados residuos en lugar de basuras; las basuras son meramente residuos que nuestra economía todavía no ha aprendido a usar con eficacia. Una manera más simple de decir esto es ver un contaminante fuera de lugar como un recurso. Tal afirmación nos obliga a ver la contaminación y los residuos de una nueva forma.

Justicia ambiental En 1982, un relleno de PCB fue propuesto en Warren County, Carolina del Norte, lo cual

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ocasionó una gran protesta por parte de los residentes de una comunidad afroamericana localizada cerca de la instalación planeada. Algunos observadores afirmaron que los oficiales locales habían practicado una forma de racismo ambiental; para ello, citaron estudios que mostraban el tratamiento de residuos peligrosos, almacenamiento, y medios de disposición que se encontraban de forma desproporcionada en áreas ocupadas por las minorías. Otros defendieron que las comunidades pobres con frecuencia se representan de manera mediocre en los círculos políticos y, por consiguiente, fue más fácil localizar instalaciones objetables. Tiempo después, la Agencia de Protección del Ambiente de Estados Unidos (EPA) concedió los permisos para la disposición de residuos en este sitio, lo cual ocasionó protestas en toda la nación. En respuesta a las protestas provenientes de éste y otros incidentes similares, el presidente Bill Clinton emitió una orden ejecutiva (EO 12 898) en 1994, en la que se asignó a toda agencia federal hacer justicia ambiental como parte de su misión. En 1998, la EPA definió la justicia ambiental como el tratamiento justo, es decir, que “ningún grupo de personas, incluyendo grupos raciales, étnicos, o socioeconómicos, debe soportar una parte desproporcionada de las consecuencias ambientales negativas que resultan de operaciones industriales, municipales y comerciales o la ejecución de programas federales, estatales, locales, tribales o políticos”. Según la definición de EPA, no debe involucrarse la discriminación deliberada. Cualquier acción que afecta de manera desproporcionada a grupos protegidos es una violación a las reglas de la EPA. La dificultad surge al definir cómo medir y cuál debe ser el estándar de comparación. Como un primer paso para evaluar si un grupo es perjudicado, un político debe considerar quién es el afectado. La mayoría de los datos étnicos relaciona a los sistemas del censo, código postal, límites de la ciudad y condados. Si la instalación se localizará en un condado adinerado, pero circundando su frontera está una comunidad pobre, ¿cómo traza el límite el político? ¿Deben considerarse los vientos prevalecientes? Muchos sitios industriales se localizan donde la tierra es barata; las personas de bajos ingresos pueden escoger esas áreas para minimizar los gastos de vida. ¿Qué peso tienen estas decisiones? Otra dificultad surge al determinar si se perjudicarán a grupos particulares y cómo. Los rellenos sanitarios, las plantas químicas y otras acciones industriales traen beneficios a algunos, aunque pueden dañar a otros. Crean

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empleo, cambio del valor de la tierra y generan beneficios que se gastan en la comunidad. ¿Cómo se comparan los beneficios oficiales con las pérdidas? ¿Cómo deben contrastarse los riesgos potenciales de la salud por una instalación con los beneficios de salud global que traen trabajo e ingresos superiores? Algunas veces, el movimiento de justicia ambiental también es llamado “equidad ambiental”, lo cual es definido por la EPA como una protección de los riesgos ambientales igual para todos los individuos, grupos o comunidades, sin tener en cuenta raza, etnia o estado económico. Aunque la justicia ambiental tiene muchas facetas (por ejemplo, legal, económica y política), es apropiado relacionarla en varias formas al sector público y privado. En consecuencia, la comunidad de la salud debe enfocarse sobre los aspectos de salud de la justicia ambiental. En esencia, la justicia ambiental significa equidad, ya que expresa la imparcialidad que debe guiar la aplicación de leyes diseñadas para proteger la salud de los seres humanos y la productividad de los sistemas ecológicos de los cuales depende toda la actividad humana, incluyendo la actividad económica. Asimismo, está surgiendo como un problema porque los estudios muestran que ciertos grupos de estadounidenses y ciudadanos de otras naciones pueden padecer, de manera desproporcionada, los efectos de la contaminación. Los gobiernos han establecido numerosas leyes, mandatos, y directivas para eliminar la discriminación en vivienda, educación y empleo, pero se han hecho pocos esfuerzos para señalar prácticas ambientales discriminatorias. En Estados Unidos, las personas de color soportan una carga excesiva en la situación de rellenos sanitarios municipales, incineradores y tratamiento de residuos peligrosos, almacenamiento, así como en instalaciones de disposición. Los sitios de residuos peligrosos e incineradores no se ubican al azar. Mientras la generación de residuos se correlaciona directamente con el ingreso per cápita, pocos sitios de residuos tóxicos se localizan en suburbios opulentos. Con frecuencia, las instalaciones de residuos se localizan en comunidades que tienen altos porcentajes de residentes pobres, mayores, jóvenes y minorías. Además, es común que tales instalaciones se sitúen de forma deliberada en estas comunidades, porque proporcionan menor resistencia y el costo de la tierra es más barato. Los cuestionamientos de justicia ambiental se extienden más allá de la localización de

sitios de residuos tóxicos. La exposición a los pesticidas dañinos y otras sustancias agrícolas tóxicas es un problema de salud mayor entre los trabajadores de granja, la mayoría son personas de color. Hay también preocupación porque algunas comunidades nativas americanas consumen grandes cantidades de peces de ciertas áreas; por ejemplo, la población en general de los Grandes Lagos. Ellos están en riesgo mayor por la exposición en su dieta diaria de químicos tóxicos. La historia muestra que el movimiento ambiental ha sido una preocupación de blancos de clase media, pero hay un nivel creciente de activismo de las personas de color. La participación minoritaria amplió el debate para incluir muchos problemas que se ignoraban. También forzó a un diálogo sobre la raza, la clase, la discriminación y la equidad. Es decir, las minorías han presionado la condición de sus comunidades a ideas de vanguardia. También aportaron una nueva perspectiva al movimiento ambiental y serán parte de cualquier agenda ambiental futura. Momentos importantes de la justicia ambiental 1982 La atención nacional se enfoca en una serie de protestas de la comunidad minoritaria de bajo ingreso de Warren County, Carolina del Norte, debido a un relleno sanitario de PCB, que contaminó el suelo de otros 14 condados a lo largo del estado. Se arrestó a cerca de 500 personas, incluso un diputado. La Oficina de Contabilidad General de Estados Unidos (GAO) incitó una protesta para comenzar un estudio de rellenos de residuos peligrosos en ocho estados del sur. El estudio de GAO concluyó que se localizaron tres de cada cuatro rellenos en comunidades habitadas por minorías. 1987 La Iglesia Unida de la Comisión de Cristo en Justicia Racial publicó un informe en el cual mostraba que la raza era el factor más significativo en la localización de instalaciones de residuos tóxicos a lo largo de la nación. Más de 60% de afroamericanos y personas hispanas viven en un barrio cerca de un sitio de residuos peligrosos. Un estudio similar del National Law Journal encontró que en las comunidades minoritarias los contaminadores pagaron

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54% de multas más bajas, mientras que la EPA tomó 20% más de tiempo para poner sitios tóxicos sobre la lista de acción de prioridad nacional. 1992 La EPA creó la Oficina de Justicia Ambiental para examinar el problema de justicia ambiental en todas las políticas y programas de la agencia. La EPA informó que las comunidades de bajos ingresos y habitadas por minorías probablemente serían más expuestas al plomo, la contaminación de peces, la contaminación atmosférica, a los residuos peligrosos y a los pesticidas agrícolas. 1993 La justicia ambiental se volvió una de las principales prioridades de la EPA; además, se creó un grupo asesor independiente, el Consejo Asesor de Justicia Ambiental Nacional, formado por expertos industriales, activistas y oficiales. 1994 El presidente Clinton firmó una orden ejecutiva de justicia ambiental que exige a todas las agencias federales empezar a tomar en cuenta el problema. “Cada agencia Federal llevará a cabo la justicia ambiental como parte de su misión para identificar y dirigir, como sea más apropiado, la alta concentración de residuos tóxicos y la salud humana adversa o los efectos ambientales de sus programas, políticas y actividades en las poblaciones minoritarias y las poblaciones de bajo ingreso”. En otra notificación, la orden requirió la entrada en vigor a través de tres estatutos federales: del Decreto de los Derechos Civiles de 1964, del Decreto de la Política Ambiental Nacional de 1969, y del Decreto de Aire Limpio de 1972. 2000 La EPA emitió un memorándum que perfila estatutos federales adicionales en los cuales podrían involucrarse los problemas de justicia ambiental, incluyendo: la Conservación del Recurso y el Decreto de Recuperación, el Decreto de Agua Limpia, el Decreto del Agua Potable Segura, así como la Protección

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Marina, la Investigación y Decreto de los Santuarios. 2001 Una fuerza de tarea especial se creó dentro de la EPA para proporcionar los recursos adicionales para investigar los atrasos de quejas de justicia ambiental. 2003 La Comisión estadounidense en Derechos Civiles, un grupo independiente encargado de supervisar la entrada en vigor de los derechos civiles federales, emitió al Congreso un reporte titulado “No en mi traspatio”, el cual encontró que varias agencias federales (EPA, DOT, HUD y DOI) no han realizado totalmente la Orden Ejecutivo de Justicia Ambiental de 1994.

Ética ambiental individual El movimiento ambiental ha influido en la opinión pública con eficacia, también ha movido a la comunidad comercial hacia un ambiente ético. El resultado de este cambio en la visión de las responsabilidades de las empresas complicará la decisión comercial hecha a lo largo de este siglo. Un ambiente complejo y las demandas de seguridad hechas por el público, así como una ampliación de horizontes por parte de los comercios será un tema dominante de la vida corporativa durante la próxima década. Como las poblaciones humanas y la actividad económica crecen continuamente, estamos enfrentando varios problemas ambientales que no sólo amenazan la salud humana y la productividad de los ecosistemas, sino también en algunos casos, la capacidad del globo terrestre para ser un lugar habitable. Si podemos responder con éxito a estos problemas, nuestro futuro ambiental ético debe expresarse de manera más amplia y más fundamental. Debemos reconocer que, de manera individual, cada uno de nosotros es responsable de la calidad del ambiente en que vivimos. Es preciso tomar conciencia de que nuestras acciones personales afectan la calidad del ambiente, ya sea para mejorarlo o empeorarlo. Entonces, el reconocimiento de la responsabilidad individual debe llevar a los cambios en la conducta individual. En otros términos, nuestra ética ambiental debe iniciar

expresándose no sólo en leyes nacionales sino también en cambios sutiles pero profundos de la manera en que todos vivimos. Varias votaciones de la opinión pública realizadas durante la última década han indicado que los estadounidenses piensan que los problemas ambientales a menudo pueden tener una solución rápida en la tecnología. La organización “Roper”, que registra los votos, ha declarado que “Ellos creen que los automóviles, no los choferes, contaminan, así que la industria debe inventar automóviles libres de contaminación. El uso de carbones, no los consumidores de electricidad, contaminan; por lo tanto, deben encontrarse métodos de generación menos peligrosos para el ambiente”. Parece que muchos individuos quieren un ambiente limpio, pero no están dispuestos a cambiar su estilo de vida para hacer que esto pase. Las decisiones y acciones de los individuos, enfrentados de manera colectiva con las opciones éticas, determinan la esperanza y calidad de vida para todos. Cuando el conocimiento y la conciencia ecológica alcanzan las buenas intenciones, en todos los caminos de la vida las personas necesitarán vivir por un ambiente ético.

¿Consumimos demasiado? En 1994, cuando delegados de todo el mundo se reunieron en El Cairo para la Conferencia Internacional sobre Población y Desarrollo, los representantes de países en desarrollo protestaron porque un bebé nacido en Estados Unidos consumirá durante su ciclo de vida 20 veces más recursos del mundo que un bebé africano o indio. El problema para el ambiente del mundo, defendieron, es el sobreconsumo en el Hemisferio Norte, no sólo la superpoblación en el Hemisferio Sur. ¿Consumimos demasiado en el Hemisferio Norte? Los estadounidenses, sólo 5% de la población global, consumen un cuarto del petróleo del mundo. Ellos usan más agua y poseen más automóviles que los demás; además, gastan más alimento que la mayoría de las personas en África subSahariana. ¿Cómo llega el resto del mundo a ser como América (China consume casi la mitad de carne per cápita que los estadounidenses), cuando algo es vital —agua, petróleo, alimento— simplemente se agota? Desde entonces, el ecólogo Paul Ehrlich escribió en 1968 un libro llamado The

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Comercio internacional de las especies en peligro de extinción Entre los países del mundo se compran y se venden plantas y animales, ya sea de manera legal o ilegal. El comercio legal de más de 350 millones de plantas y animales ha crecido en ganancias de 3 mil millones de dólares en los años ochenta a más de 10 mil millones de dólares actualmente. Algunos ejemplos incluyen animales vivos para mascotas o para la investigación médica, así como animales y productos de plantas que se usan por moda o para alimento. En 1995, casi 100 países exportaron plantas medicinales valoradas en 880 millones de dólares. Se estima que el comercio ilegal, en contraste, gana de 5 a 8 mil millones de dólares por año, sólo superado por el contrabando de drogas o armas. A menudo, las especies raras o en peligro de extinción son el objetivo, porque sus ventas producen un alto beneficio. Por ejemplo, una sola vesícula de oso asiático que se usa en la medicina asiática tradicional puede venderse a 15 000 dólares. El comercio ilegal afecta directamente a poblaciones de más de 37 000 especies de animales y plantas, y representa una amenaza severa a su supervivencia. Los grupos internacionales que dirigen esta transacción comercial hacen una fortuna comprando plantas y productos animales en sus lugares de origen a precios sumamente bajos (a menudo un país en desarrollo) y vendiéndolos a precios excesivos donde la demanda es alta. Por ejemplo, se estima que cada año 1.5 millones de artículos de piel de caimán en Brasil, Bolivia y Paraguay producen una pérdida de millones de dólares para estos países, así como una amenaza mayor a la biodiversidad. La mayoría de las especies de caimanes (los cuales son parientes de cocodrilos y lagartos) están amenazadas o en peligro de extinción. En los países adinerados se encuentran los mercados más importantes para el comercio legal e ilegal; los compradores principales para estos productos de la fauna están en Japón, Estados Unidos y la Unión Europea. En Estados Unidos, la cuenta corriente del comercio legal es por más de 200 millones de dólares, mientras que la cuenta del comercio ilegal es por más de 300 millones de dólares. El comercio legal ha producido la disminución de las especies, ya que la alta demanda de éstas excede su habilidad reproductora, a lo cual se agrega la lenta respuesta de los gobiernos para un cambio en la comercialización, o la entrada en vigor de leyes para proteger las especies. Por ejemplo, la alta demanda del caviar (huevos de esturión) ha producido sobrepesca en el Mar Caspio, y las cosechas se han caído severamente a menos de 1,000 toneladas en los años noventa en comparación con 20 000 toneladas en los años setenta. El comercio ilegal malgasta los recursos naturales y es una de las formas más peligrosas de destrucción de la fauna y de la biosfera. Además, provoca un serio daño a los países del Hemisferio Sur, que son ricos en biodiversidad, porque no produce ganancias duraderas para ellos y sólo enriquece a los intermediarios. Este tipo de comercio no paga impuestos o derecho de aduana.

Population Bomb, en el cual argumenta que el estilo de vida americano está manejando el ecosistema mundial al borde del colapso. Pero otros, incluyendo, al economista Julian Simon, han defendido que Ehrlich no podría estar más equivocado. No son los recursos y

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Los ingresos para los cazadores furtivos es limitado, porque el monto que ellos reciben por capturar ilegalmente o recoger guacamayos, tigres, cocodrilos u orquídeas es muy poco comparado con lo que están pagando por ellos en los países desarrollados. Tal comercio amenaza la sostenibilidad de los ecosistemas, donde viven las especies y persisten las desigualdades entre los países del consumidor adinerado y los países del productor más pobre que apenas ganan algo del comercio. Muchos animales son sacrificados para un producto específico, pero en el tráfico de especímenes vivos la mortalidad es muy alta. En el momento de la captura y durante el envío, muchos animales se mueren para que uno pueda alcanzar con vida su destino. Se abandonan las formas tradicionales, más respetuosas, de cazar y recolectar; los cazadores furtivos a menudo talan los árboles para alcanzar los nidos más altos, tomando indiscriminadamente machos y hembras. En 1973, después de mucho debate y presión por las organizaciones científicas y no gubernamentales, se firmó en Washington, D.C., la Convención sobre Comercio Internacional en Especies de Animales y de Plantas en Peligro de Extinción. En ese momento participaron 21 países occidentales, pero en la actualidad hay 164 países miembros. El objetivo principal de CITES es prevenir el comercio internacional ilegal de especies en peligro de extinción, que se dividen en las siguientes tres categorías: • Apéndice 1: lista las especies que no se permite comercializar debido a su peligro inminente de extinción. • Apéndice 2: lista las especies que se permite comercializar bajo estricto control científico, incluyendo aquellas listadas en el apéndice 1, nacidas en cautiverio. • Apéndice 3: lista las especies en las que no hay restricción general en el comercio, pero que sus poblaciones están en peligro de extinción en ciertos países. La convención prevé que cada país debe aprobar tales estatutos en su propia legislación, para apoyar y dar fuerza a las provisiones finales del tratado. Esto significa que la protección puede variar de un país miembro a otro, pero al igual que en cualquier ejecución de la ley, no es fácil. El comercio legal e ilegal continúa creciendo porque la demanda existe. Sólo en Estados Unidos, casi 7 millones de personas poseen un pájaro doméstico y 4 millones tienen una serpiente, tortuga o iguana. ¿Alguna vez usted ha encontrado plantas o fauna ilegalmente comercializadas? ¿Ha preguntado cuánto cuesta adquirir un pez para un acuario o quizás un pájaro doméstico en su lugar de origen? ¿Compraría una planta, un pez, o quizá joyería con coral en ésta si fuera comercializada de manera ilegal?

los estilos de vida los que limitan el crecimiento económico, ha insistido Simon, sino el ingenio humano. En 1980, los dos apostaron dinero e hicieron una competencia sobre sus visiones mundiales. Ellos eligieron algo fácilmente

medible —el valor de los metales— para poner sus teorías a prueba. Ehrlich predijo que el crecimiento económico del mundo haría escasear el cobre, cromo, níquel, estaño y tungsteno y, por lo tanto, subirían sus precios. Simon calculó que el ingenio humano supe-

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raría la escasez y que los precios bajarían. Al final, Ehrlich perdió. Para 1990, los cinco metales se habían depreciado. Ehrlich afirmó que lo que había reducido la demanda industrial de los metales crudos fue resultado de un retroceso global. Pero Simon defendió que los metales disminuyeron su precio porque algunos materiales superiores, como los plásticos, fibras ópticas y cerámicas fueron desarrollados para reemplazarlos. En la actualidad, el argumento Ehrlich-Simon es obsoleto, y, a pesar del resultado de su apuesta, permanece incierto. ¿Qué piensa usted al respecto? Con la pregunta de consumo en la mente, veamos cómo éste podría afectar varias áreas en el futuro, por ejemplo, alimentos, naturaleza, petróleo y agua.

Alimentos Hace dos siglos, Thomas Malthus declaró que el hambre mundial ya era inevitable, debido a que el crecimiento demográfico humano saca de ritmo la producción de alimentos. En 1972, un grupo de estudiosos conocido como el Club de Roma predijo muchos de los mismos sucesos durante los últimos años del siglo XX. Algunos no han ocurrido porque —hasta aquí, por lo menos— el ingenio humano ha sacado de ritmo el crecimiento demográfico. Los fertilizantes, los pesticidas y las cosechas de alto rendimiento han duplicado la producción mundial de alimentos en los últimos 40 años. La razón de que en la actualidad 840 millones de personas estén hambrientas, y de que cada año mueran 6 millones de niños menores de cinco años, no es que no haya bastantes alimentos en el mundo sino que no todos pueden permitirse el lujo de comprarlos. De hecho, en el 2000, el mundo alcanzó un acontecimiento histórico en el cual el número de personas con sobrepeso era igual al número de desnutridos. Se ha defendido la idea de que no es la falta de recursos lo que hoy hace a una persona pobre, sino el mal gobierno. Por ejemplo, considere Angola, un país rico en recursos que fue explotado durante la Guerra Civil para aprovecharse de su riqueza; y Rusia, que es una nación comparable a Estados Unidos en recursos naturales y capital intelectual, pero está empobrecida por el legado del comunismo. Norman Borlaug, quien ganó el premio Nobel de la Paz en 1970 por su actuación en el desarrollo de las cosechas de alto rendimiento, predijo que la ingeniería genética y otras nuevas tecnologías mantendrán la producción de alimentos por encima del aumento de población durante el

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próximo medio siglo. Las nuevas tecnologías, sin embargo, no están libres de controversia. En años recientes el gobierno mexicano confirmó que el maíz genéticamente modificado ha evadido a las poblaciones nativas del maíz, y la Unión Europea acabó una prohibición de cinco años en las importaciones de Estados Unidos, luego de requerir el etiquetado de todos los alimentos que contienen más de 0.9% de materiales de organismos genéticamente modificados. Cada vez más expertos —incluso aquellos que tienen dudas acerca de la ingeniería genética— están de acuerdo en que con estos métodos es posible producir bastante alimento para el mundo en el siglo XXI. Pero si todos consiguiéramos lo que nos corresponde todo esto sería mucho menos cierto.

Naturaleza Conforme un mayor número de personas alrededor del mundo logren el sueño americano, consumirán más recursos y generarán más contaminación. Se cortarán los bosques tropicales, y se enterrará el desierto bajo el pavimento. Los poderosos ríos como el Yangtsé y el Nilo se estancarán y serán desviados, quizá se conviertan en un canal. Con los nuevos progresos del siglo, cada vez menos de nosotros viviremos en la tierra. La mitad de la humanidad residirá en “mega ciudades” como Tokio y São Paulo, Brasil, ciudades de 12 a 25 millones de personas. La naturaleza indomada sólo existirá en recuerdos dispersos, o en conservación como artefactos en un museo. El ser humano vivirá cada vez más en un mundo de su propia creación.

Petróleo Si todos en la Tierra consumiéramos tanto petróleo como el promedio de los estadounidenses, las reservas conocidas del mundo se habrían ido en una década. Incluso con la tasa actual de consumo, las reservas conocidas no alcanzarían para el siglo actual. Sin embargo, los expertos no están angustiados. Las nuevas tecnologías, dicen, no permitirán que surja una crisis de energía global. Las compañías de petróleo ya han desarrollado maneras más baratas para encontrar petróleo y extraerlo de la tierra, extendiendo eficazmente el suministro hasta el siglo XXII. Hay todavía una cantidad finita de petróleo en el planeta, y algún día se habrá ido. Incluso antes de que esto pase, la preocupación sobre el calentamiento global quizás obligue al mundo a dejar de quemar tanto combustible fósil.

La industria de la energía está preparándose para el día en que, gracias a la inversión en tecnologías, se reemplazarán los combustibles fósiles. La potencia solar, nuclear y del viento son posibilidades, pero muchos expertos dicen que el candidato más probable es la célula de combustible. Ésta es esencialmente una batería impulsada por hidrógeno que no produce contaminación. Su único subproducto es el agua. Además, puesto que el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, el suministro no debe ser un problema. No obstante, todo esto depende del desarrollo de tecnología.

Agua El mundo del futuro tal vez no necesite petróleo, pero sin el agua, la humanidad no podría durar más de unos días. Ahora mismo, los humanos usan cerca de la mitad del suministro renovable que está disponible en el planeta, así como el suministro de agua fresca regenerada cada año y disponible para uso humano. Una simple producción agrícola doble, sin perfeccionar la eficiencia, empujaría a que se fraccionara cerca del 85%. En el futuro, diferentes combustibles fósiles podrían reemplazarse por otras fuentes de energía, pero no hay nada parecido para suplir el agua. Tecnologías como la desalinación, la cual quita la sal del agua de mar, podría usarse en circunstancias raras. Sin embargo, quitar la sal del agua necesita de mucha energía y es caro. En el Golfo Pérsico, un lugar donde se usa la desalinación, es posible hacerlo por la riqueza. Incluso, se dice que en el Golfo Pérsico convierten “petróleo en agua”. Algunas regiones ya han alcanzado su límite de agua, con diques masivos y acueductos que desvían casi cada gota de agua para el uso humano. En el suroeste de Estados Unidos, la desviación es tan completa que cuando el Río Colorado alcanza su boca en el Mar de Cortés, no tiene agua en él. Mucha del agua de Los Ángeles viene desde más de 300 kilómetros (186 millas) de distancia. Más que cualquier otro recurso, el agua puede limitar la expansión del consumismo americano durante el próximo siglo. “En el próximo siglo”, el vicepresidente del Banco Mundial Ismail Serageldin predijo hace unos años, “las guerras se lucharán por el agua”.

Lo desconocido ¿Cuántas personas podrán vivir el estilo de vida americano 50 años a partir de ahora? Es imposible contestar la pregunta dicen muchos

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expertos, debido al cada vez más desconocido, calentamiento terráqueo. Las estimaciones del efecto del calentamiento terráqueo varían; sin embargo, la mayoría de los expertos esperan algún cambio en la temperatura promedio de la superficie de la Tierra. Un calentamiento al extremo más bajo del rango podría ser escasamente notable, y quizás ocasione lluvia en lugar de nieve unos días cada invierno. Pero un calentamiento al extremo, más alto del rango, podría ser catastrófico, cambiando las regiones agrícolas, las especies amenazadas con la extinción y extendiendo enfermedades tropicales en áreas donde actualmente son desconocidas. Los glaciares se fundirían y las aguas del océano se expandirían, causando grandes inundaciones en los poblados, de los lugares bajos como Florida, Países Bajos y Bangladesh. Si eso pasara, la producción de alimentos ciertamente descendería. Además, cientos de millones de personas emigrarían de sus casas por el hambre, el diluvio y la sequía. Mientras que billones más serían duramente presionados por mantener sus estilos de vida actuales, mucho menos aspirarían a un estándar de vida americana. Tiene que establecerse que —no importan Botswana y Bangladesh, Camboya y Camerún— en 2050, es probable que incluso las personas en Estados Unidos no puedan vivir al estilo americano de hoy. ¿Qué piensa? ¿Hay un argumento ético a la pregunta de consumo en Estados Unidos? ¿Nosotros consumimos demasiado?

Tabla 2.1

Ética ambiental mundial En 1990, Noel Brown, el director del Programa Ambiental Norteamericano de las Naciones Unidas, declaró: De repente y con bastante singularidad, el mundo parece estar hablando de lo mismo. Estamos acercándonos a lo que yo califico como un momento consensual en la historia, donde de pronto más de la cuarta parte recobramos el sentido de que la comunidad mundial está de acuerdo en que el ambiente se ha vuelto una cuestión de prioridad y acción mundial. Este nuevo sentido de urgencia y causa común acerca del ambiente está llevando a la cooperación inaudita en algunas áreas. A pesar de sus diferencias políticas, los profesionales ambientales, árabes, israelitas, rusos y americanos han estado trabajando juntos durante varios años. La degradación ecológica en cualquier nación invade casi, de manera inevitable, la calidad de vida. La lluvia ácida ha sido uno de los principales conflictos en las relaciones entre Estados Unidos y Canadá durante años. La sequía en África y la deforestación en Haití han producido olas de refugiados. Del Nilo al Río Grande, estallan los conflictos sobre los derechos del agua. Las crecientes megaciudades del Tercer Mundo

son bombas de acción retardada de inquietud civil. Mucha de la crisis ambiental actual está arraigada y exacerbada por la ampliación de las discrepancias entre las naciones ricas y pobres. Los países industrializados contienen sólo 20% de la población del mundo; incluso, aún controlan 80% del género del mundo y crean la mayoría de su contaminación. Los países en desarrollo son vulnerables a la superpoblación, la desnutrición y la enfermedad. Cuando estas naciones se esfuerzan por alcanzar el mundo desarrollado y mejorar la calidad de vida para su población, empieza un círculo vicioso: sus esfuerzos por la industrialización rápida envenenan sus ciudades; además, mientras intentan impulsar la producción agrícola, a menudo resulta la destrucción de sus bosques y el agotamiento de sus tierras que llevan a una pobreza mayor. (Ver figura 2.5.) Quizás una de las preguntas más importantes para el futuro es, “¿Pueden las naciones del mundo hacer a un lado sus diferencias políticas para trabajar hacia un curso ambiental mundial de acción?” La Conferencia de las Naciones Unidas sobre Ambiente Humano, realizada en Estocolmo, Suecia, en 1972, fue un paso en la dirección correcta. Fuera de esa conferencia internacional nació el Programa Ambiental UN, es decir, un departamento separado de las Naciones Unidas que trata con los problemas ambientales. Una segunda conferencia ambiental mundial

Principales tratados ambientales internacionales y su impacto

Tratado

Año

¿Qué se logró con este tratado?

Convención sobre comercio internacional acerca de las especies en peligro de extinción de fauna salvaje y flora (CITES)

1973

El comercio regulado de especies en peligro de extinción. Hoy, 164 países han firmado, y se supervisa la comercialización de 30 000 especies de plantas y animales. La entrada en vigor varía en cada país; como nunca había ocurrido, ninguna especie listada en CITE se ha extinguido desde que el tratado entró en vigor en 1975. Ver capítulo 12 o el sitio web CITES:

Acuerdo de la Madera Tropical Internacional (ITTO)

1983

Protocolo de Montreal sobre sustancias que reducen la capa de ozono

1987

Convención estructural sobre el cambio del clima UN, Consejo de las tres partes: Protocolo de Kyoto

1992, 1997

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http://www.cites.org Crear la Organización de Madera Tropical Internacional para conjuntar comercio y políticas de conservación para los productos del bosque tropical. ITTO tiene 58 organizaciones miembro, que representan 90% del comercio de madera mundial y 80% de los recursos del bosque tropical. Ver sitio web ITTO: http://www.itto.or.jp/live/index.jsp Control de la producción y el consumo de químicos que causan la reducción del ozono en la atmósfera. (El ozono escuda la Tierra de la radiación ultravioleta dañina.) Este tratado eliminó gradualmente la producción de estos químicos y promovió la producción de alternativas. Ver capítulo 17 o el sitio web Protocolo de Montreal: http://www.afeas.org/montreal_protocol.html. Estos dos tratados producían un debate significativo en la evidencia científica para el cambio del clima mundial y su impacto ambiental. El Protocolo de Kyoto es una estrategia para reducir la emisión de gases que contribuyen al cambio del clima. Ya son 84 países los que han firmado el tratado; sin embargo, Estados Unidos y Rusia no. Ver capítulo 17 o el sitio web de las Naciones Unidas: http://unfccc.int/resource/convkp.html

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Menos desarrollo

Más desarrollo

Figura 2.5 Estilo de vida y el impacto ambiental.

Las diferencias significativas en los estilos de vida y su impacto ambiental existen entre las naciones ricas y pobres del mundo. ¿Cuál sería el impacto ambiental en la Tierra si los ciudadanos de China y la India, así como de otros países menos desarrollados disfrutaran el estándar de vida de América del Norte? ¿Nosotros podemos negarles esa oportunidad?

se sostuvo en 1992 en Brasil. Siguió a la conferencia de Estocolmo con muchas nuevas iniciativas internacionales. Pero una conferencia mundial que ha sido trascendental en el cambio del clima se sostuvo en Kyoto, Japón, en 1997. (Ver Perspectiva global: El Protocolo de Kyoto, en el capítulo 17.) A través de organizaciones y conferencias como

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Ética ambiental

éstas, las naciones pueden trabajar de manera conjunta para resolver problemas ambientales comunes. Algunos de los tratados internacionales principales se listan en la tabla 2.1. A nivel individual, las personas han empezado a responder, al incrementar su conocimiento del cambio ambiental mundial y modificar sus valores, creencias y acciones.

Los cambios en la conducta individual son necesarios pero no son suficientes. Como una especie mundial, estamos cambiando el planeta; si agrupamos nuestro conocimiento, coordinamos nuestras acciones y compartimos lo que el planeta tiene que ofrecer, podemos lograr una ética ambiental mundial.

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Las ballenas grises de la Bahía de Neah

A mediados de 1990, cuando las ballenas grises estaban fuera de la lista de las especies en peligro de extinción, la Tribu de Makah de Bahía de Neah en el estado de Washington, expresó el deseo de reasumir su antigua tradición de cazarlas. A través del gobierno estadounidense, solicitaron a la Comisión Internacional de Balleneros los permisos correspondientes. Cuando la noticia de esta demanda llegó al público general, se presentó la controversia; algunas personas expresaron apoyo a los Makah, mientras muchas otras reaccionaron con desaprobación o enojo. En 1855, los Makah se concedieron el derecho jurídico para cazar ballenas en el Tratado de la Bahía de Neah, en donde la tribu cedió la mayoría de su tierra en Cape Flattery al gobierno estadounidense. Sus derechos sobre los peces, focas y ballenas fueron proporcionados explícitamente en el tratado. Sin embargo, la tribu cesó su caza ceremonial de ballenas en los años veinte, cuando las poblaciones de ballena gris disminuyeron a niveles muy cercanos a la extinción. Estaban en recuperación las poblaciones de la ballena gris de 17 000 a 26 000 animales, cuando los Makah quisieron iniciar una vez más la caza de ballenas. La controversia que rodea la decisión para aprobar la caza de ballenas es multifacética. La tribu argumenta que su cultura se ha desintegrado desde el cese de la caza de ballenas; las últimas dos generaciones no han sabido la disciplina y el orgullo que implica la caza ceremonial y han padecido la falta de una dieta nutritiva de marisco tradicional y carne de mamífero marino. Restaurar la tradición de balleneros, afirman, producirá la restauración de su cultura. Mientras tanto, los activistas ecológicos involucrados en la matanza de ballenas grises defienden que las técnicas de caza intencional de la tribu no son tradicionales, lo cual desacredita los argumentos de preservación cultural de los Makah. Históricamente, la ballena se mataba clavando repetidamente una lanza, lo cual causaba el sangrado interno y la muerte final. En lugar de esto, los Makah, en respuesta a la Comisión Internacional de Balleneros, pensaron usar un rifle corto similar al arponeo, para provocar la muerte inmediata de la ballena. Mientras este método es menos cruel que su similar tradicional, los grupos de antiballeneros defienden que esta desviación de la tradición revela que los Makah no están, de hecho, interesados en restaurar la cultura, sino que piensan vender la carne para obtener un beneficio económico. Los Makah afirman que ellos se comprometen a usar la carne sólo para actos ceremoniales y propósitos de subsistencia. Algunos activistas también presentan un lado ético del argumento, cuando aseguran que es moralmente inaceptable matar ballenas debido a la inteligencia que han demostrado. La política internacional también se enreda en esta controversia. La Comisión Internacional de Balleneros concedió una cuota anual de cinco ballenas a los Makah. Esta cuota se acomoda debajo de las 620 ballenas grises asignadas actualmente por un periodo de cinco años a las personas indígenas de Chukotka, Rusia. También, algunos activistas ecológicos alegan que los Makah han recibido el fondo de Japón y Noruega para apoyar su campaña de caza de ballenas. Ambos países son anfitriones comerciales de las industrias balleneras, y permitir a la tribu reasumir la caza, argumentan los activistas ecológicos, pondría un precedente importante a los japoneses y noruegos para defender la caza de las ballenas por la “subsistencia cultural”. Numerosas entidades nacionales también están envueltas en la política que hay detrás de este debate. Al hacer una compilación de los acuerdos propuestos por la Comisión Internacional de Balleneros y aquellos alcanzados entre la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional y concilio tribal Makah, la Comisión de Pesca del Noroeste de la India propuso un plan de dirección que explica y define cuotas, técnicas de caza, restricciones del área, monitoreo y regulaciones en vigor. De manera adicional, el Servicio Marino Nacional de Pesca ha jugado una parte activa al definir poblaciones sostenibles de ballenas y otros animales marinos. Los Makah están sujetos a una estricta regulación y estarían bajo vigilancia cuidadosa si comenzaran la caza de ballenas.

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Los balleneros indios Makah despojan a una ballena gris de su carne en la Bahía de Neah, Washington.

En el otoño de 1998, los Makah empezaron su primer esfuerzo por capturar una ballena gris en las aguas de la Bahía de Neah. La tribu se encontró con una ferviente oposición, como las protestas de ciudadanos y activistas en la orilla del sitio de caza; además, la Sociedad de Conservación del Cuidado del Mar navegó su flota de naves en la bahía para escudar a las ballenas de las canoas de la caza. La presencia de los medios de comunicación locales y nacionales atrajo la atención internacional a la disputa. Aunque se hicieron numerosos esfuerzos, ninguna ballena se capturó en el momento. La tribu hizo un segundo esfuerzo en mayo de 1999, pero de nuevo se encontró con una fuerte oposición, cuya intensidad llevó al arresto de numerosos activistas. Sin embargo, el 17 de mayo, el equipo de caza tuvo éxito al arponear y disparar fatalmente a una joven ballena gris hembra. Antes de que más ballenas fueran cazadas, el caso se llevó ante el Tribunal del Circuito Americano de Apelaciones. En 2002, la Corte reguló que bajo el Decreto de la Protección del Mamífero Marino, el extenso estudio de impacto ambiental de caza fue garantizado y prohibió cualquier fomento a la caza. Tiempo después, en el año 2004, una Corte federal de apelaciones levantó la prohibición. Los Makah tienen derecho a apelar al Tribunal Supremo de Estados Unidos o completar otra revisión ambiental con el comentario público sobre la caza. ¿Qué piensa usted? ¿Debe el honor gubernamental estadounidense tratar con los Makah a pesar de otra legislación de conservación? En primer lugar, ¿es moralmente equivocado cazar ballenas? ¿La “subsistencia cultural” es un argumento válido por cazar una ballena? ¿Qué posición debe tomar la comunidad internacional? Para más información, visite estos sitios web: www.makah.com http://www.nwifc.wa.gov/whaling/ http://www.nwr.noaa.gov/factshet/mak-inf.pdf

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Las personas de diferentes culturas visualizan su lugar en el mundo desde distintas perspectivas. Entre las características que forman su visión están el entendimiento religioso, las presiones económicas, la situación geográfica y el conocimiento fundamental de la naturaleza. Debido a esta diversidad de experiencias, cada cultura puso diferentes valores en el mundo natural y los organismos individuales que lo componen. Las tres actitudes que prevalecen hacia la naturaleza son: el desarrollo ético que asume que la naturaleza es para que las personas la usen para sus propios propósitos; la preservación ética asume que la naturaleza tiene valor en sí misma y no debe perturbarse; mientras que la conservación ética reconoce que debemos usar la naturaleza, pero de una manera sostenible. Los problemas éticos pueden examinarse en varios niveles. El crecimiento y la explotación han sido las prioridades que prevalecen en nuestra sociedad, así como los consumidores individuales por generaciones. Esto no significa que, en la sociedad, todos tenemos las mismas opiniones, pero la actitud general ha sido de desarrollo en lugar de preservación. En realidad, la mayoría de las decisiones ambientales individuales han sido decisiones económicas y la razón es que si un recurso está disponible para el uso, sin lugar a dudas debe utilizarse. La ética corporativa es influenciada por la tendencia en la economía, ya que las corporaciones existen para generar una ganancia,

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Ética ambiental

y cualquier manera en la que puedan reducir costos resulta muy beneficiosa. Por desgracia, la contaminación y la explotación de recursos raros pueden ser costosas para los individuos o sociedades, lo cual es aprovechado por las corporaciones. Además, éstas tienen un gran poder económico y pueden cambiar la opinión pública y la voluntad política. Muchas corporaciones han empezado a reconocer sus responsabilidades y muestran una apertura para examinar cuidadosamente su impacto en el mundo natural. La sociedad y las corporaciones están compuestas de individuos. Por lo tanto, la creciente sensibilización de ciudadanos individuales a las preocupaciones ambientales, puede cambiar el clima político y económico para la sociedad y las corporaciones. Sin embargo, a menudo las personas no tienen una idea clara de lo que debe hacerse; incluso, en cierto modo actúan para apoyar sus creencias. Las preocupaciones ambientales mundiales se han vuelto más importantes. El mundo está volviéndose “más pequeño” y cada vez más interrelacionado. Mientras más personas se agregan a la población del mundo cada año, aumenta la competencia por los recursos necesarios para vivir una vida decente. Un desastre ambiental no es un problema local lejano, sino que afecta a todo el mundo. La diferencia económica creciente entre las naciones ricas y pobres afecta el ambiente mundial, puesto que los pobres aspiran a tener aquello que los ricos toman por concedido. Todas las personas y naciones necesitan trabajar para resolver juntas los problemas ambientales.

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Problema-análisis El desacuerdo ambiental: ¿Está justificado el ecoterrorismo? En el primer Día de la Tierra, celebrado en 1970, 20 millones de personas de organizaciones políticas de Estados Unidos se reunieron para expresar de diferentes maneras su preocupación sobre el estado decadente del ambiente. Desde esa primera protesta y celebración, los activistas ambientales han utilizado muchas estrategias creativas para provocar el cambio; por ejemplo, escribir cartas, participar en manifestaciones, campañas a los medios de comunicación, votaciones, cabildeos, legislación y preservación de la Tierra. Muchos políticos, incluyendo al ex vicepresidente de Estados Unidos, Al Gore, han afirmado que la libertad política puede ligarse directamente a mejores condiciones ambientales. La desobediencia civil también es una de las estrategias utilizadas para llamar la atención a los problemas ambientales. Por ejemplo, Julia Butterfly Hill de 25 años de edad, descendió recientemente a la tierra después de vivir más de dos años en un árbol de secoya de 600 años de edad, para protestar por la tala de bosques antiguos en tierra privada en California por Pacífico Lumber. Uno de los resultados de la atención que pusieron los medios de comunicación en esta protesta en un árbol y el trabajo duro de muchos en el gobierno y la industria, fue la creación de 10 000 acres de reserva pública que costaron 480 millones de dólares. La protesta ambiental está asumiendo un nuevo significado, sin embargo, como los grupos ecoterroristas radicales que utilizan cada vez más la violencia para detener la actividad que ellos consideran que destruye o utiliza de forma irracional el ambiente natural. Tal interés especial del ecoterrorismo es sólo una forma de violencia en la cual un grupo pequeño usa una acción directa para forzar un cambio en la política pública. Por ejemplo, en nombre de la protección del ambiente, los grupos ecoterroristas han quemado, bombardeado y saboteado oficinas gubernamentales, las subdivisiones suburbanas, los recursos del esquí, operaciones de aserraderos, granjas de visón, restaurantes, peleterías, universidades, sitios agrícolas y laboratorios de investigación animal. En 1995, para seguir el bombardeo en la Ciudad de Oklahoma, el FBI estableció equipos armados para el combate del terro-

rismo doméstico. En 2002, el FBI testificó ante el Congreso que dos grupos ecoterroristas, exclusivamente, el Frente de Liberación de la Tierra (ELF) y el Frente de Liberación Animal (ALF), habían cometido casi 600 hechos delictivos en Estados Unidos en un periodo de seis años, lo cual costó más de 43 millones de dólares. Se cree que el Frente de Liberación de la Tierra fue fundado en Brighton, Inglaterra, en 1992, por miembros de ¡Primero la Tierra! Esta organización consideraba que hechos violentos y delictivos como bombardear, provocar incendios y clavar estacas deben usarse para protestar por los problemas ambientales. Clavar estacas es la práctica de manejar una púa u objeto de metal en los troncos del árbol para destruir el equipo de aserradero cuando se talan los árboles. La misión del ELF es asegurar que todas las formas de vida tengan acceso a recursos para cubrir sus necesidades básicas. Sostiene que cualquier asunto que beneficie la acumulación de riqueza y que “amenace la posibilidad de existir de toda vida en el planeta” debe detenerse. El ELF unió fuerzas con el Frente de Liberación Animal, un grupo radical de lucha por los derechos animales creado en 1993, cuya misión es desmantelar cualquier acto que “dañe a un animal, humano o no humano”. Juntos, ELF y ALF se adjudican una redada y la quema del Buró de la Dirección de la Tierra de caballos salvajes y de corral de Oregón, así como del Edificio de Control de Daños de Agricultura Animal en Washington. El ELF sólo se adjudica los incendios provocados en Colorado, Oregón, Washington, Michigan, Indiana, y Nueva York. Ambos grupos usan sistemas de vigilancia extensos y sofisticados, operan en estricto secreto y dejan pequeñas evidencias en la escena. Las agencias federales, estatales y locales han colaborado para arrestar y perseguir a varios miembros del ELF por crímenes como el incendio provocado, clavar estacas, extorsión, la destrucción de propiedad y ataques en negocios que trabajan con animales. • Como sociedad, ¿de qué manera debemos proteger los derechos de toda vida existente en el planeta, así como su acceso a las necesidades básicas? ¿Tenemos una obligación moral para hacer esto? • ¿Este método de protesta ambiental es eficaz? ¿Produce protección? • ¿Qué problemas éticos implica usar métodos violentos respecto de otros enfoques para la conservación ambiental?

Términos clave antropocéntrica 21 biocéntrica 21 conservación o ética administrativa 24 corporación 24 crecimiento económico 24

desarrollo ético 22 ecocentrismo 21 ecología industrial 27 explotación del recurso 24 justicia ambiental 28

moral 21 preservación ética 22 rentabilidad 25

Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se relacionan las riquezas personales con la ética? ¿Usted puede proporcionar ejemplos personales? 2. ¿Por qué las industrias contaminan? 3. ¿Por qué las fuerzas económicas deben trabajar contra el control de la contaminación? ¿Considera que esto está cambiando? 4. ¿Es razonable esperar un ambiente totalmente libre de contaminación? ¿Por qué sí o por qué no? 5. ¿Cuál ha sido la actitud social dominante hacia el uso de los recursos naturales?

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6. Describa las diferencias entre desarrollo, preservación y ética de conservación. ¿Siempre habrá conflicto entre estas éticas? 7. ¿Cuál es la principal fuerza de motivación de la dirección corporativa? 8. ¿Quién toma las decisiones respecto del enfoque de las acciones de una corporación? ¿Qué determina la forma en que ellos ven las acciones individuales?

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Pensamiento crítico 1. Con las definiciones de juicio moral y ético que se presentaron en el texto, identifique por lo menos dos respuestas morales y éticas para el problema del cambio climático mundial. ¿Qué valor, creencias y perspectivas están en la raíz de estos juicios? 2. ¿Cuáles son nuestras responsabilidades para las generaciones futuras con respecto al ambiente? ¿Qué valores, creencias y perspectivas lo llevan a pensar y actuar de la manera que lo hace con respecto al ambiente? 3. Compare y contraste los tres enfoques de ética ambiental descritos en el texto. ¿Cual está más cerca de su propio enfoque? ¿Por qué? ¿De qué manera su influencia ética posicionó sus acciones? 4. El texto explica que recientemente los humanos han creído, casi en un contexto universal, en el crecimiento desenfrenado como algo positivo. Ahora, al principio del siglo XXI, algunos están empezando a cuestionar esta creencia. ¿Qué valor, creencias y perspectivas podrían tener estos críticos? Describa algunas maneras en que estos críticos podrían ser recibidos en un país en desarrollo. ¿Por qué? 5. Imagine que usted es un ejecutivo comercial que quiere seguir una política ambiental para su compañía. Su plan disminuye la contaminación y usa menos materias primas pero costaría más. ¿Qué podría encontrarse en la discusión de su próxima junta directiva? ¿Cómo respondería a su junta directiva y accionistas? ¿Por qué? 6. En 1997, los indios de Ojibwa en el norte de Wisconsin se sentaban en las vías del ferrocarril para bloquear el cruce por su reservación de un

embarque de ácido sulfúrico que se dirigía hacia una polémica mina de inyección de cobre en el norte de Michigan. Intente ponerse en su posición. ¿Qué valores, creencias y perspectivas podrían haber contribuido a esta acción? Ahora póngase en la posición de los mineros de cobre en el norte de Michigan. ¿Cómo podrían haber respondido estos mineros de cobre? ¿Qué valores, creencias y perspectivas contribuyen a su acción? 7. Lea la sección Un acercamiento al medio ambiente, que trata sobre la filosofía ambiental. ¿Usted cree que hay demasiada charla sobre los problemas ambientales y no bastante acción? ¿Se habla demasiado o poco? ¿Hay algún otro problema al respecto? Por favor describa su posición en esto y sus razones para pensar de la manera que usted lo hace. 8. Imagínese en la posición de una persona que está en una reservación nativa americana pobre, que contempla una instalación de almacenamiento para residuos nucleares. ¿Qué preconcepciones, valores, creencias o perspectivas contextuales podría usted traer al problema? ¿Qué podría proponer como un curso de acción para usted y para otros? ¿Por qué? 9. Considere los problemas de ética ambiental en el año 2025. ¿En qué proporción, consumidores, corporaciones y gobiernos están respondiendo a las preocupaciones ambientales?, ¿qué consecuencias de calidad de vida proyecta usted para el año 2025? ¿Cómo se afectarán su salud, estilo de vida, ingreso, empleo y comunidad?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Ética ambiental

Política ambiental, leyes y planeación

Filosofía ambiental

Respuestas ecológicas finales

Historia de estudios ambientales

Contribuciones individuales para problemas ambientales

Sitios de organización ecológica y ambiental

Organizaciones ambientales

Problemas de extinción

CAPÍTULO 2

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Ética ambiental

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Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

Contenido del capítulo Objetivos Riesgo y economía Características del riesgo Evaluación de riesgos Administración del riesgo Riesgos vedaderos y percibidos

Economía en un contexto ambiental Recursos Oferta y demanda Asignación de valor a los recursos naturales Tipos de costos ambientales Análisis costo-beneficio Inquietudes acerca del uso del análisis costo-beneficio Comparación entre los sistemas económicos y ecológicos Problemas de recursos de propiedad común: La tragedia de las comunas

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Describir por qué la evaluación de riesgos se ha vuelto una herramienta importante en la toma de decisiones ambientales. • Entender la diferencia entre la evaluación y la administración de riesgos. • Describir los problemas involucrados en la administración de riesgos. • Entender la diferencia entre riesgos reales y percibidos.

• Definir qué es un bien económico o de servicio. • Entender la relación entre suministro disponible de un artículo o servicio y su precio. • Entender cómo y por qué se usa el análisis de costo-beneficio. • Entender el concepto de desarrollo sostenible. • Entender los costos externos ambientales y la economía de prevención de la contaminación. • Entender los enfoques del mercado para resolver los problemas ambientales.

Uso de instrumentos económicos para abordar problemas ambientales Subsidios Instrumentos basados en el mercado Ejemplos de técnicas de prevención de la contaminación comunes Análisis del ciclo de vida y la responsabilidad extendida al productor

Economía y el desarrollo sostenible Economía, medio ambiente y las naciones subdesarrolladas Problema-análisis: La economía y los riesgos de la contaminación por mercurio

Un acercamiento al medio ambiente ¿Qué hay en un número?, pág. 41 Georgia Pacific Corporation: Madera reciclada. Estudio de caso sobre la responsabilidad extendida al productor, pág. 54

Perspectiva global ¡Costos por la prevención de la contaminación! pág. 52

1980 La Ley de superfondos fue aprobada para realizar la limpieza de sitios de desechos tóxicos abandonados. 1983 El precio promedio en Estados Unidos por kwh de electricidad fue de 6.2¢.

2003 Fueron evaluados 44 418 sitios de desechos tóxicos, de los cuales 75% fueron clausurados. 2003 El precio promedio en Estados Unidos por kwh de electricidad fue de 8.5¢. El incremento desde 1983 es menor a la tasa de inflación.

1983 En promedio, 33% de los estadounidenses fuman. 1988 El transporte promedio, en millas, de pasajeros momentáneos y en camión fue 22.1 millas por galón. 1983 19% de la población estadounidense siempre usa el cinturón de seguridad.

2003 En promedio, 23% de los americanos fuman. 2003 El transporte promedio, en millas, de pasajeros momentáneos y en camión fue 20.4 millas por galón. 2003 81% de la población estadounidense siempre usa el cinturón de seguridad.

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Riesgo y economía La mayoría de las decisiones en la vida involucran un análisis de dos factores: riesgo y costo. Por lo general, nos hacemos preguntas como: “¿Qué tan probable es que alguien se haga daño?” y “¿Cuál es el costo de este curso de acción?”. Además, estos dos factores a menudo se interrelacionan. Cuando tomamos decisiones económicas, podemos estar arriesgando nuestro dinero. Incluso, las decisiones de riesgo que llevan al daño físico con frecuencia son reducidas a términos económicos; por ejemplo, cuando se incurre en costos de cuidados médicos u honorarios de abogados. Tomar una decisión ambiental no es diferente. La mayoría de las decisiones ambientales requieren encontrar un equilibrio entre el costo percibido de soportar el riesgo y el costo económico de eliminar las condiciones que representan el riesgo. Si una nueva regulación de contaminación del aire se propone reducir la exposición del público a un químico, que se cree causa enfermedad en un pequeño porcentaje, la industria se asegurará de señalar que costará una cantidad considerable de dinero poner estos controles en el lugar y reducirá la rentabilidad. Algunos ciudadanos consideran que sus impuestos tendrán que apoyar una burocracia gubernamental más grande que asegure la aplicación de los reglamentos. Por otro lado, los abogados afirman que las nuevas regulaciones reducirán el riesgo de enfermedad y los costos del cuidado de la salud de las personas que viven en las áreas afectadas por el contaminante.

Características del riesgo El riesgo es la probabilidad de que una condición o acción lleve a una lesión, daño o pérdida. Al considerar cualquier actividad o situación que representa un riesgo, por lo general pensamos en tres factores: la probabilidad de un mal resultado, las consecuencias de un mal resultado y el costo de tratar con un mal resultado. La probabilidad es un planteamiento matemático sobre qué tan probable es que algo ocurra. A menudo, se plantea como “La probabilidad de desarrollar una enfermedad particular es 1 en 10 000”, o “La probabilidad de ganar la lotería es 1 en 5 millones”. Es importante distinguir entre probabilidad y posibilidad. Cuando decimos que algo es posible, simplemente estamos di-

Pr de obab l ri es ilida go d

Consecuencias del riesgo

Decisiones

ía om go n o s Ec l rie de

Figura 3.1 Proceso de toma de decisiones.

La valoración, costo y consecuencias de los riesgos son importantes para el proceso de toma de decisiones.

ciendo que pudiera ocurrir; por lo tanto, es un término muy inexacto. La probabilidad define de forma específica y, en condiciones matemáticas, qué tan probable es que un evento ocurra. Las consecuencias de un mal resultado debido a la aceptación de un riesgo pueden ser menores o catastróficas. Por ejemplo, el amoníaco es un producto de uso común en la casa. La exposición al amoníaco producirá en 100% de las personas una reacción que se manifiesta en ojos llorosos y otros síntomas. La probabilidad de una exposición y un efecto adverso es alta; sin embargo, las consecuencias no son severas y no hay efectos duraderos después de que la persona se recupera. Por consiguiente, se suele usar el amoníaco en casa y aceptar la alta probabilidad de daños por la exposición prolongada. En contraste, si un gran dique fallara, causaría daños materiales extremos y la muerte de miles de personas río abajo. Debido a que las consecuencias de un fracaso son altas, insistimos en normas de ingeniería con elevados estándares de calidad para que la probabilidad de un fracaso sea sumamente baja. Una de las consecuencias de aceptar un riesgo es el costo económico de tratar con los malos resultados. Si las personas se enferman o se dañan, los costos del cuidado de la salud probablemente serán asociados con la aceptación del riesgo. Si un dique falla y ocurre

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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Proceso de toma de decisiones y priorización

un desastre río abajo, habrá pérdida de vidas y propiedades, lo que finalmente se convierte en un costo económico. Por lo tanto, la evaluación y la administración de un riesgo involucran una comprensión de la probabilidad y las consecuencias de las decisiones. (Ver figura 3.1.)

Evaluación de riesgos La evaluación de riesgo ambiental es el uso de hechos y suposiciones para estimar la probabilidad de daños a la salud humana o daños al ambiente, que pueden ser el resultado de la toma de decisiones particulares. Un proceso de evaluación del riesgo ambiental requiere tomar una decisión ambiental ordenada, claramente establecida y de manera consistente para tratar con los problemas científicos y evaluar si un riesgo existe, cuál es su magnitud y cuáles son las consecuencias del resultado negativo de aceptar el riesgo. Al calcular el riesgo para los humanos de una actividad particular, química, tecnológica o política se usan herramientas difíciles y diversas para ayudar a clarificar el riesgo. Si una situación es muy conocida, los científicos usan probabilidades basadas en la experiencia para estimar los riesgos. Por ejemplo, el riesgo de desarrollar la enfermedad de pulmón negro por el polvo de carbón en las minas está bien establecido y las personas pueden ser infor-

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madas de los riesgos involucrados y las acciones que pueden reducir el riesgo. También hay riesgos ambientales que no afectan la salud humana directamente. Por ejemplo, si las actividades humanas causan la extinción de especies, hay un impacto ambiental negativo, aunque el impacto humano directo puede no ser obvio. De forma similar, las decisiones imprudentes de la política pueden llevar a la cosecha no sostenible de productos forestales, peces, fauna u otros recursos que agotarán el recurso para las generaciones futuras. Para estimar los riesgos asociados con nuevas tecnologías o políticas para los cuales no hay ninguna historia establecida, deben usarse modelos. Un método común para modelar el riesgo de la exposición química para la salud humana es exponer a los animales a cantidades conocidas de un químico para adquirir alguna idea sobre qué tan peligroso puede ser un material o una situación. Sin embargo, una rata o un conejo no reaccionan de la misma manera que un humano. Por consiguiente, los estudios animales son sólo indicadores del riesgo humano. En otras situaciones, el impacto de una nueva iniciativa de la política se modela con simulaciones en computadora. Por ejemplo, en un esfuerzo por entender que los riesgos asociados con el cambio climático, se han usado modelos computacionales complejos del clima con el fin de evaluar los efectos de políticas actuales de energía que contribuyen al cambio climático. En el último análisis, las valoraciones de riesgo son planteamientos estadísticos para estimar la probabilidad de efectos negativos, como en los ejemplos listados en la tabla 3.1. Por lo general, tales estimaciones son modificadas para asegurar que una falta de conocimiento completo no produce una subestimación del riesgo. Así, las personas pueden ser más sensibles a los efectos de ciertos químicos que los animales estudiados en el laboratorio. Asimismo, las personas varían en su sensibilidad a los compuestos; por lo tanto, lo que puede no representar un riesgo para una persona puede ser un riesgo alto para otra. Las personas con dificultades respiratorias tienen mayor probabilidad de ser afectadas por altos niveles de contaminantes en el aire que los individuos saludables. Además, la estimación del riesgo humano está basada en la extrapolación de pruebas en los animales, en los cuales se usan dosis crónicas y altas. Es probable que la exposición humana sea más baja o poco frecuente. Debido a todas estas incertidumbres, los reguladores gubernamentales han decidido errar en cuanto a la seguridad para proteger la salud pública. Por ejemplo, las decisiones

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Tabla 3.1

Estimados de causas seleccionadas de muerte ambiental Tiempo de vida aproximado Riesgo de muerte (por mil)

Factor de riesgo

Fumar 1-2 cajetillas de cigarros por día Hacer 200 rayos X de pecho por año Manejar un vehículo de motor Comer 8 onzas de salmón del Gran Lago con 1984 niveles de contaminantes a la semana

38-175 7-30 17 11-12

Comer 8 onzas de salmón del Gran Lago con 1987 niveles de contaminantes a la semana Respirar aire con 1980 niveles de contaminantes en las áreas urbanas de Estados Unidos Canotaje recreativo Beber 12 onzas de cerveza por día Caza recreativa

3-6 0.1-6 3.5 1-2 1.5

Complicaciones por mordeduras y picaduras de insectos

0.014

Fuente: Datos del Departamento de Salud de Indiana.

para continuar con el registro de pesticidas, listar sustancias peligrosas como contaminantes del aire bajo el Decreto de Aire Limpio, y regular los contaminantes de agua bajo el Decreto de Agua Potable Segura, pusieron condiciones de uso y límites de exposición aceptables que proporcionan un gran margen de seguridad. Así, cuando los estudios en animales muestran un efecto por la presencia de un químico en una cierta dosis, la cantidad aceptable para los humanos se fija en un nivel más bajo. Este enfoque ha sido criticado por quienes aseguran que lleva la protección al extremo, incluso a expensas de la industria. En tanto, otros sugieren que, al sentar regulaciones, este método a menudo subestima los riesgos para los humanos de exposiciones continuas de bajo nivel. La evaluación de riesgos también se está usando para determinar acciones prioritarias de regulación y de apoyo. Los químicos, tecnologías o situaciones que tienen el potencial más alto para causar daño a la salud o al ambiente son los primeros que reciben atención; en tanto, los que son percibidos como de menor impacto reciben atención menos inmediata. Los residuos médicos se consideran como de alto riesgo, por lo que se han promulgado leyes para minimizar el riesgo; mientras que el riesgo asociado con el uso de fertilizantes en la tierra es considerado mínimo y no se regula. Muchas de las amenazas más importantes para la salud humana y el ambiente son muy inciertas. Además de cuantificar el riesgo, un proceso de evaluación de riesgos

puede establecer la incertidumbre asociada con enfoques alternativos para tratar con los problemas ambientales. En cierto modo, esto ayuda a las instituciones a determinar prioridades de investigación y planes, lo cual es consistente con la preocupación científica y pública para la protección del ambiente.

Administración del riesgo La administración del riesgo es un proceso que requiere una decisión, involucra alternativas políticas de peso y selecciona la acción reguladora más apropiada al integrar los resultados de evaluación del riesgo con datos de ingeniería y con las preocupaciones sociales, económicas y políticas. El propósito de la toma del riesgo es reducir la probabilidad o la magnitud de un resultado negativo. Este proceso requiere comprender cuál es la probabilidad y las consecuencias del riesgo, así como los factores que contribuyen a aumentarlo o disminuirlo. Por ejemplo, los accidentes automovilísticos son una causa principal de muerte por accidente. Reconocer que la probabilidad de que una persona se involucre en este tipo de accidente es alta, lleva a la toma del riesgo; con ello, se minimizan las consecuencias. Algunas actividades de gestión se diseñan para reducir el número de accidentes. Los semáforos, las señales de advertencia, los límites de velocidad y las leyes contra manejar en estado de ebriedad están planeadas para reducir el número de accidentes. Se diseñan otras actividades para reducir el trauma de las personas que han sufrido un accidente. Algunos ejemplos son las bolsas de aire, los

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¿Qué hay en un número? Los valores de riesgo con frecuencia se establecen como un número. Cuando la preocupación del riesgo es el cáncer, el número de riesgo representa la probabilidad de que ocurran casos adicionales de cáncer. Por ejemplo, la estimación de contaminantes X podrían expresarse como 1 × 10–6, o simplemente 10–6. Este número también se escribe como 0.000001, o uno en un millón, lo cual significa un caso adicional de cáncer proyectado en una población de 1 millón de personas expuestas a un cierto nivel de contaminante X en su vida. En forma similar, 5 × 10–7 o 0.0000005, o cinco en 10 millones, indica un riesgo potencial de cinco casos adicionales de cáncer en una población de 10 millones de personas expuestas a cierto nivel del contaminante. Estos números representan los casos adicionales anteriores que normalmente ocurren en la población general. La proporción normal se refiere a la experiencia de incidencia de cáncer. Las estadísticas de la Sociedad Americana de Cáncer indican que la experiencia de incidencia de cáncer en la población general es una en tres sobre un ciclo de vida. (Un tercio de la población desarrollará alguna forma de cáncer durante su vida.) Si el efecto asociado con el contaminante X tiene consecuencias distintas de las que produce el cáncer en la salud, como la neurotoxicidad (daño de los nervios) o defectos de nacimiento, en consecuencia, los números se dan como los niveles de exposición por debajo de los cuales se estima que no ocurra el daño. A menudo esto toma la forma de una dosis de referencia (RfD). Por lo general, ésta se expresa en términos de miligramos (de contami-

cinturones del asiento, además del diseño de automóviles que absorben la energía de un impacto. Un plan de administración de riesgos incluye: 1. Evaluar la información científica que considera varios tipos de riesgos. 2. Decidir cuándo es aceptable el riesgo. 3. Decidir a qué riesgos debe darse mayor prioridad. 4. Decidir dónde debería realizarse el mayor beneficio cuando hay fondos limitados. 5. Decidir cómo se reforzará y supervisará el plan. El proceso para desarrollar un plan de administración de riesgos empieza con una evaluación de la evidencia científica que cuantifica la magnitud de un riesgo. Las bases científicas pueden ser la idea de cómo se define el tipo de problema. La ciencia determina cuando existe alguna amenaza o riesgo, pero no especifica qué riesgos son más importantes. Con preocupaciones ambientales como los residuos peligrosos, el cambio del clima, la reducción del ozono y la lluvia ácida, la base científica para las decisiones re-

Fuente: Datos de EPA Journal.

guladoras con frecuencia resulta polémica. Por ejemplo, algunas sustancias peligrosas se prueban en animales. ¿Las pruebas en animales son apropiadas para determinar los impactos en los humanos? La respuesta a esta pregunta no es nada fácil. Respecto del cambio de clima, la reducción del ozono y la lluvia ácida requieren de una proyección para estimar la magnitud de efectos futuros. ¿El nivel del mar subirá? ¿Cuántos nuevos tipos de cáncer serán causados por la reducción de la capa de ozono? ¿Cuántos lagos se acidificarán? Las estimaciones de las fuentes que se consideran confiables varían ampliamente. ¿En cuáles creemos? Por ejemplo, es un hecho que la dioxina es un material conocido muy tóxico, que causa cáncer en los animales de laboratorio. También es muy difícil demostrar que la exposición del humano a la dioxina ha llevado al desarrollo del cáncer, aunque exposiciones altas han ocasionado acné en los trabajadores expuestos. Desde el punto de vista de la administración de riesgos, al tratar la situación específica de un sitio o un estándar nacional, la pregunta decisiva es: ¿Qué grado de riesgo es aceptable? En general, no estamos hablando sobre un “riesgo cero” estándar, sino del con-

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nante) por kilogramo de peso por día; por ejemplo, 0.004 mg/kg/día. Puede ser demasiado alta o también puede bajar por varios órdenes de magnitud (es decir, múltiplos de 10). Un punto importante para recordar es que el número por sí mismo no dice la historia en su totalidad. Por ejemplo, un valor de riesgo de cáncer de 10–6 para la “persona promedio” expuesta no es el mismo que un riesgo de cáncer de 10–6 para un “individuo” más expuesto (quizá alguien que viva o trabaje en un área contaminada), aunque los números sean idénticos. Es importante reconocer la diferencia, ya que al omitir el calificador “promedio” o “la mayoría expuesta” no se describe por completo el riesgo y se podría producir una evaluación inadecuada. Una estimación numérica será buena en función de la calidad de los datos en los que se basa. ¿Es importante hacer las siguientes preguntas: ¿Cuántos datos hay para apoyar la evaluación del riesgo? ¿Éstos incluyen estudios epidemiológicos tanto de humanos como de animales? ¿Los estudios del laboratorio contienen datos sobre más de una especie? ¿responderían en forma similar a la sustancia de prueba? ¿Hay segmentos de información que le gustarían tener pero no hacer? ¿Qué suposiciones están bajo la evaluación de riesgos? ¿Cuál es el nivel de confianza global en dicha evaluación? Todas estas consideraciones cualitativas son esenciales para decidir qué tan seguro es el uso de los “números” para caracterizar un riesgo significativo.

cepto de riesgo insignificante: ¿Hasta qué punto el riesgo para la salud o para el medio ambiente no es realmente significativo? ¿En qué punto hay un margen de seguridad para proteger la salud pública y el ambiente? Una vez que la evidencia científica se ha evaluado, es posible integrar los factores económicos y políticos para determinar cuánto riesgo es aceptable y priorizar la asignación de recursos económicos y de personal para resolver los problemas; por ello, la definición del problema es muy importante. Esto ayuda a determinar el resto del proceso de la política (hacer reglas, aprobar leyes o establecer emisiones) y las acciones de la aplicación apropiadas. Sin embargo, aun después de que una política se ha desarrollado y se han puesto las regulaciones en el lugar, a menudo existe controversia. Por ejemplo, algunos observadores creen que químicos específicos, como los herbicidas, representan muchas amenazas que necesitan ser señaladas. Otros consideran que estos químicos representan una pequeña amenaza; no obstante, ellos ven las tácticas de temor y las regulaciones gubernamentales como ataques innecesarios a las empresas. El aserrado comercial de los bosques representa

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Causa

Número

Accidentes de vehículo automotor (automóviles, camiones, autobuses)

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Caídas Envenenamiento accidental

15 019 14 078

Accidentes no especificados Sofocación

7 218 5 555

Incendios

3 423

Ahogados Accidentes de avión

3 281 777

Relámpagos

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Fuente: Centro Nacional para las Estadísticas de la Salud.

Alto

Medio

Público

EPA

Público

EPA

Público

EPA

Público

EPA

Público

EPA

Público

Bajo

EPA

El riesgo estimado por “expertos” y por el “público” acerca de muchos problemas ambientales difiere significativamente. Casi todas las actividades diarias —conducir, caminar o trabajar— involucran algún elemento de riesgo. (Ver tabla 3.2.) Es común que las personas sobreestimen la frecuencia y gravedad de circunstancias dramáticas, sensacionalistas y de muerte que son publicadas; en cambio, subestiman los riesgos de causas más familiares. Esta diferencia y las razones para ella son sumamente reveladoras, ya que el público por lo general no confía en los expertos para tomar las decisiones de riesgo importantes. De manera habitual, el público percibe más los riesgos involuntarios, como lo generados por plantas o armas nucleares, que los riesgos voluntarios, como beber alcohol o fumar. Además, el público percibe más riesgo en las nuevas tecnologías, como la ingeniería genética o los incineradores de residuos tóxicos, respecto de riesgos mayores que generan tecnologías más familiares, como los automóviles y las presas. Muchas personas no quieren subirse a un avión por miedo a estrellarse; sin embargo, los accidentes de vehículos automotores responden a un número mayor de muertes, casi 40 000 en Estados Unidos cada año, en comparación con menos de 1 000 accidentes de avión. Una de las decisiones que incluye dilemas más profundos para fabricantes y científicos de la salud pública es cómo dirigir las diferencias entre las percepciones científicas y públicas de los riesgos ambientales. Muchos estudios han mostrado que, en los últimos 20 años, los riesgos ambientales afectan de manera significativa la calidad de la salud en aquellos países que no prestan gran atención al problema, específicamente a las votaciones de la opinión pública, la cobertura publicitaria, las acciones del Congreso o los gastos públicos. (Ver figura 3.2.) La contaminación atmosférica interior, en sus diversas manifestaciones, recibe una

Estados Unidos, 2001

C at ont m am os i fé na ric ci a ón in Se te ag gu rio ua rid r a po d ta de b E l tr xp le qu aba osi ím ja ció ic do n os r de e al l Ac n e os qu cid l tr ím en ab ic te ajo os s en C la at ont pl m am an os i ta fé na ric ci a ón D al ac err ai ci am re de a lib nt mi r al en es to e de s pe tró le o

Riesgos verdaderos y percibidos

Tabla 3.2 Causas de muerte accidental en

Percepción de riesgo a la salud por la EPA y el público

riesgos de erosión de la tierra y la pérdida de especies de animales residentes. La industria de la madera considera estos riesgos como mínimos, mientras muchos activistas ecológicos creen que los riesgos son inaceptables. Estos desacuerdos a menudo representan serios problemas en las relaciones públicas entre el gobierno y las empresas, ya que la mayoría del público entiende escasamente los riesgos que ellas aceptan diariamente.

Figura 3.2

Percepción de riesgo Los reguladores profesionales y el público no siempre

están de acuerdo sobre cuáles son riesgos.

atención relativamente pequeña en comparación con la que se origina al aire libre y, que probablemente, se relaciona en gran medida con la mala salud. Por otro lado, los depósitos de residuos peligrosos, los cuales son difíciles de asociar con cualquier mal de salud mensurable, atraen mucha atención y recursos. Los mismos químicos en

forma de productos de consumo común, tal como limpiadores de la casa, pesticidas y combustible (gasolina), responden por una mayor exposición y mala salud; no obstante, gozan de poca preocupación para el público. Existen varias explicaciones para estas diferencias en la percepción, la principal es

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aquella que se refiere al hecho de que el público usa varios criterios para establecer sus preocupaciones por los riesgos de la salud. Sin embargo, esta desigualdad entre los riesgos reales y percibidos tiene consecuencias significativas. En un mundo de recursos financieros finitos, cuando el dinero se usa para reducir riesgos que tienen un menor impacto en la salud, hay menos para gastar respecto de intervenciones que implican riesgos más significativos. Algunos investigadores defienden que, con frecuencia, el público se desvía por la política de salud pública y la seguridad ambiental. Esto es comprensible puesto que muchas personas prominentes se involucran en tales escenarios y usan su imagen pública para motivar a las personas a percibir los problemas desde un punto de vista particular. Cualquiera que sea el problema es difícil ignorar la voluntad de las personas, en particular cuando las creencias se sostienen con firmeza y no es fácil cambiarlas. Un problema fundamental que ha salido a la luz pública, es el concerniente al papel apropiado del gobierno y otras organizaciones en una democracia, cuando se trata de materias de riesgo. ¿El gobierno debe enfocar los recursos disponibles y la tecnología donde puedan tener un impacto tangible en el humano y el bienestar ecológico? ¿Debe enfocarlos en los problemas sobre los cuales el público tiene mayor disgusto? ¿Cuál es el equilibrio apropiado? Por ejemplo, ¿el cuidado adecuado de la salud prenatal para toda mujer embarazada tiene un efecto mayor en la salud de los niños que quitar el asbesto de todos los edificios de las escuelas? Es obvio que no existe una respuesta clara para estas preguntas. Sin embargo, los expertos y el público están empezando a comprender que cada uno tiene algo que ofrecer al debate. Muchos expertos en riesgos, que están acostumbrados a observar números y probabilidades, ahora aceptan que existe una razón para percibir el riesgo en condiciones más amplias. Al mismo tiempo, el público está recibiendo cada vez más datos, lo cual le permite hacer juicios más informados. A lo largo de esta discusión de evaluación y administración de riesgos, hemos hecho numerosas referencias a los costos y la economía. En términos económicos, no es posible eliminar todo el riesgo, ya que cuando éste se elimina, el costo del producto o servicio se incrementa. Muchos problemas ambientales son difíciles de evaluar desde un

punto de vista completamente económico; no obstante, la economía es una de las herramientas más útiles para analizar cualquier problema ambiental.

Economía en un contexto ambiental La economía es el estudio de cómo las personas eligen usar los recursos para producir bienes y servicios, y de cómo estos bienes y servicios se distribuyen al público. En otros términos, la economía es un proceso de asignación que determina los propósitos de los cuales se derivan los recursos. Por lo demás, los problemas ambientales son principalmente de carácter económico. Aunque lo anterior puede ser una exageración, no es posible ver los problemas ambientales fuera del proceso económico normal, que es central para nuestro estilo de vida. Para apreciar la interacción entre los problemas ambientales y la economía, es importante comprender algunos conceptos económicos básicos.

Recursos Los economistas perciben los recursos como el suministro disponible de algo que puede usarse. Por lo general hay tres tipos de recursos: la labor, el capital y la tierra. La labor normalmente es llamada un recurso humano. El capital es algo que habilita la producción eficaz de bienes y servicios (son ejemplos la tecnología y el conocimiento). La tierra puede considerarse como los recursos naturales del planeta. Los recursos naturales son las estructuras y procesos que los humanos pueden usar para sus propios fines, pero no los pueden crear. La productividad agrícola de la tierra, los ríos, los minerales, los bosques, la fauna y el tiempo (el viento, la luz del sol, la lluvia) son ejemplos de recursos naturales. El paisaje también es un recurso natural; por ejemplo, algunos países tienen una combinación de terreno montañoso y alta precipitación que se puede usar para generar potencia hidroeléctrica, otros tienen un paisaje hermoso o recursos bióticos que fomentan el turismo. Los recursos naturales en general se clasifican como renovables o no renovables. Los recursos renovables se forman o regeneran mediante procesos naturales. El suelo, la vegetación, los animales, el aire y el agua

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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son principalmente renovables porque sufren procesos que los reparan en forma natural, los regeneran o los limpian cuando su calidad o cantidad es reducida. No obstante, cuando un recurso es renovable no significa que sea inagotable. Además, el abuso de recursos renovables puede producir su degradación irreversible. Los recursos no renovables no son reemplazados por procesos naturales, o la proporción de reemplazo es tan lenta como ineficaz. Por ejemplo, el mineral de hierro, los combustibles fósiles y los paisajes montañosos son no renovables en la escala de tiempo humano. Por consiguiente, cuando los recursos no renovables se agotan, significa que debe encontrarse un sustituto u omitirlos.

Oferta y demanda Un bien o servicio económico se define como algo que es escaso. La escasez existe siempre que la demanda excede al suministro. Vivimos en un mundo de escasez general, donde los recursos son relativamente limitados a los deseos humanos de consumirlos. El mecanismo por el cual se asignan los recursos incluye el establecimiento de un precio para un bien o servicio. El precio describe cómo se valoran los bienes y servicios y su conjunto mediante la relación entre el suministro de un bien o servicio y la demanda de la sociedad por ellos. El suministro es la cantidad de un bien o servicio que las personas desean vender a determinado precio. La demanda es la cantidad de un bien o servicio que los consumidores desean y tienen capacidad de comprar a un precio dado. El precio de un bien o servicio es su valor monetario. Uno de los mecanismos importantes que determinan el precio es la relación entre el suministro y la demanda, lo cual se ilustra a menudo con una curva de suministro/demanda. Para cualquier bien o servicio existe una relación que tiene una variación constante entre suministro, demanda y precio. El precio de un producto o servicio refleja la fuerza de la demanda y la disponibilidad del artículo. Cuando la demanda excede el suministro, el precio se eleva. El incremento del precio deriva en una cadena de eventos económicos. Los incrementos de precio ocasionan que las personas busquen alternativas o decidan no usar un producto o servicio, lo cual produce una demanda más baja. Por ejemplo, los precios para los materiales de papel reciclado, como el cartón corrugado de desecho, fluctúan de manera significativa a partir del suministro y la deman-

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Precio (dólares/tonelada)

120 100 80 60 40 20 0 Octubre 2001

Enero 2002

Abril 2002

Julio 2002

Octubre 2002

Enero 2003

Abril 2003

Julio 2003

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Precio (dólares/tonelada)

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Cambios en el precio de cartón corrugado de desecho, 2001-2003

da an

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m De

da. (Ver figura 3.3.) El suministro de cartón corrugado viejo no varía mucho porque hay programas de reciclado bien establecidos que captan casi 70% del cartón corrugado descartado. Sin embargo, la demanda fluctúa dependiendo de varios factores significativos. Un factor primario que determina la demanda es la evolución coyuntural general. Cuando la economía es fuerte, las personas compran objetos que por lo regular se envían en recipientes de cartón corrugado, lo cual produce un incremento en la demanda y en los precios de fabricación de cartón, que en buena parte se cubre con el cartón corrugado de desecho. De manera recíproca, cuando las personas no están comprando objetos, se necesita menos empaquetado, la demanda disminuye y el precio también se cae. Un segundo factor que determina la demanda es la fuerza del mercado de exportación. Cuando otros países compran cartón corrugado de desecho, hay menor disponibilidad en el mercado nacional y los precios suben. Al final, cuando el precio de cartón corrugado viejo se acerca a 125 dólares por tonelada, los productores de cartón pueden comprar pulpa de madera sobre el mismo precio y empezar a cambiar el uso de cartón corrugado viejo por pulpa de madera. De manera similar, la producción de alimento depende en gran medida del petróleo, debido a la energía que requiere la planta, la cosecha y el transporte del alimento cultivado. Además, los petroquímicos se usan para hacer fertilizantes y agentes químicos de control de plagas. Si la demanda de energía excede el suministro, el precio del petróleo se incrementa. Cuando el precio del petróleo se eleva, los granjeros reducen el uso de este combustible. Quizás ellos cultiven menos tierra o usen menos fertilizantes o pesticidas. De este modo, si los granjeros están usando menos energía, producirán menos alimento y el suministro disminuirá. Así, un incremento en el precio del petróleo ocasiona un aumento en los precios de los alimentos. Debido a que los precios de ciertos alimentos suben, los consumidores buscan alimentos menos costosos. Cuando el suministro de un artículo excede la demanda, los productores deben bajar sus precios para librarse del producto y, en el futuro, algunos de estos productores saldrán del negocio. Resulta irónico que esto le pase a los granjeros cuando tienen una serie de años buenos. La producción es alta, los precios caen y algunos granjeros salen del negocio.

0

Cantidad de cartón corrugado disponible b)

Figura 3.3

Suministro y demanda de cartón corrugado de desecho. La gráfica a) muestra que el precio del cartón corrugado viejo varía de manera considerable. El suministro de cartón corrugado viejo es relativamente fijo, porque aproximadamente se capta 70% para reciclaje. Sin embargo, la demanda varía. La gráfica b) muestra un diagrama de suministro/demanda típico. La demanda de cartón corrugado es alta cuando la economía de Estados Unidos está bien, o las exportaciones de cartón corrugado viejo son altas. Si la demanda es alta el precio es alto. Cuando la economía de Estados Unidos no está bien o las exportaciones de cartón corrugado viejo son bajas, la demanda se cae y de igual manera el precio.

Fuente: Datos de precio de Solid Waste Authority de Palm Beach County, Florida.

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Asignación de valor a los recursos naturales El valor de los recursos naturales se asigna con base en nuestra percepción de su escasez relativa. Cuando deseamos pagar por bienes o servicios valoramos en extremo y pagamos de forma involuntaria por objetos que pensamos que hay suficientes. Por ejemplo, desearíamos pagar por un lugar cálido y seguro para vivir, pero nos ofenderíamos si alguien sugiriera que pagáramos por el aire que respiramos. Si un recurso natural siempre ha sido raro, es caro. Las perlas y los metales preciosos son caros porque siempre han sido raros. Si el suministro de un recurso es muy grande y la demanda es baja, el recurso se considera como gratuito. La luz del sol, los océanos y el aire no son a menudo considerados como recursos naturales porque su suministro es muy grande. Sin embargo, la tecnología moderna nos ha permitido explotar los recursos naturales en un grado máximo que nuestros antepasados fueron capaces de lograr, y los recursos que una vez fueron considerados ilimitados ahora son raros. Por ejemplo, en el pasado, la tierra y su capa de suelo fueron consideradas un recurso natural ilimitado, pero cuando la población creció y la demanda por alimento, alojamiento y transporte aumentó, empezamos a comprender que la tierra es finita, es decir, es un recurso no renovable. El valor económico de la tierra es más alto en áreas metropolitanas donde la tierra abierta no está disponible. El uso no planeado, imprudente o impropio puede producir el quebranto a la tierra y su suelo. (Ver figura 3.4.) Incluso los recursos renovables pueden ser sobreexplotados. Si la sobreexplotación es severa y prolongada, puede destruirse el propio recurso. Por ejemplo, sobre la recolección de peces, la fauna o los bosques pueden cambiar el ecosistema natural tanto que no pueda recuperarse, y un recurso que debería ser renovable se vuelve un recurso no renovable agotado.

Tipos de costos ambientales La contaminación atmosférica, la contaminación del agua, la extinción de plantas y animales, el agotamiento de un recurso y la pérdida de calidad escénica son ejemplos de los costos ambientales de explotación del recurso. A menudo, los costos ambientales son difíciles de evaluar, puesto que no se convierten fácilmente a valores monetarios. Además, debido a que no pueden reconocerse de inmediato, los costos ambientales son a menudo

Figura 3.4 Mala administración de un recurso renovable.

Aunque el suelo es un recurso renovable, el uso extenso puede dañarlo de manera permanente. Muchos de los desiertos del mundo fueron formados o se extendieron por el uso imprudente de tierras de labranza. Esta fotografía muestra una granja productiva en la que, una vez abandonada, se observa cómo el viento levanta la arena porque el suelo fue maltratado y se permitió la erosión.

costos diferidos que deben pagarse en una fecha posterior. Por ejemplo, cuando se construyeron los diques en el Río Colorado para proporcionar potencia eléctrica y agua de riego, los proyectistas no anticiparon que los cambios en el flujo del río reducirían el hábitat para las especies de pájaros en peligro de extinción; además, llevarían a la pérdida de especies de peces porque el agua está más fría y produce el incremento de salinidad en las regiones más bajas del río. La erosión del suelo es otro ejemplo de un costo diferido. El daño hecho por prácticas que incrementan la erosión del suelo no se percibe de inmediato, pero en el futuro, cuando se incremente la cantidad del daño, el costo llega a ser obvio para las generaciones futuras. Muchos de los problemas ambientales importantes que el mundo enfrenta actualmente, se incrementan porque las técnicas de producción modernas y las estructuras de consumo transfieren costos por la disposición de residuos, la contaminación y la salud a la sociedad. Si tales gastos son medidos en condiciones monetarias o por la disminución de la calidad ambiental, son sostenidos de otra manera por individuos que no son quienes usan un recurso, y son llamados costos externos. Por ejemplo, cuando una operación de tala quita tantos árboles de una ladera que el escurrimiento de ésta destruye los arroyos y causa deslaves, la operación de tala transfiere

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un costo al público. Otro ejemplo son los miles de sitios de residuos peligrosos producidos por industrias que ya no existen. Limpiar estos sitios de residuos peligrosos que han sido abandonados se volvió responsabilidad gubernamental y de los contribuyentes. Las entidades que crearon los sitios evitaron pagar por su limpieza. En forma similar, cuando un nuevo complejo de tiendas se construye, muchos costos adicionales externos son pagados por el público y el municipio. Los nuevos adicionales, la policía y protección contra incendios, el alcantarillado y los servicios de agua, los escurrimientos de los lotes de estacionamiento y las presiones para transformar la tierra adyacente restante para ir de compras, son típicamente costos externos solventados por el contribuyente. La extracción de recursos minerales es un buen ejemplo de la variedad de costos ambientales que acompañan al uso del recurso. Todas las operaciones de la minería involucran la separación del valioso mineral de la piedra circundante, por lo que ésta debe disponerse de alguna manera. Normalmente estos pedazos de piedra se amontonan en la superficie de la Tierra, conocida como tiradero de minas, la cual muestra un espectáculo que ofende la vista. Es muy difícil lograr que la vegetación crezca en estos depósitos. Algunos tiraderos de minas contienen materiales (como asbesto, arsénico, plomo y materiales

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radiactivos) que pueden ser dañinos para los humanos y otros organismos vivos. Muchos tipos de operaciones mineras requieren inmensas cantidades de agua para el proceso de extracción. La calidad del agua es degradada, por ello es inadecuada para beber, para el riego o la recreación. Puesto que la minería perturba la vegetación natural en un área, el agua puede llevar partículas del suelo en los arroyos y causar la erosión y el encenagamiento. Algunas operaciones de la minería, como el tiradero de mina, reestructuran las capas superficiales del suelo, lo cual disminuye o elimina su productividad durante mucho tiempo. (Ver figura 3.5.) El tiradero de minas ha perjudicado aproximadamente 75 000 kilómetros cuadrados (30 000 millas cuadradas) de tierra de Estados Unidos, un área equivalente al estado de Maine. Es probable que la mayoría de los costos ambientales tengan aspectos externos y diferidos. Un buen ejemplo de un problema que es un costo diferido y externo es el daño causado por el uso de carbón de alto azufre como una forma barata de producir electricidad. Los compuestos de azufre se liberan a la atmósfera produciendo lluvia ácida que causa un declive en el crecimiento de los bosques y daña a los edificios y otras estructuras. El daño aumenta con el tiempo, por lo que el costo de lluvia ácida es un costo diferido. El costo del daño es pagado por el público, por ejemplo en paisajes menos escénicos; por las industrias de productos forestales con menos árboles para talar; y por los dueños de la propiedad como costos de reparación para los edificios y otras estructuras, por lo que un costo externo no se paga directamente por las utilidades eléctricas. Los costos ambientales también pueden incluir pérdidas de oportunidades o valores porque el recurso no puede usarse para otro propósito. Por ejemplo, si se construyen casas en una región arbolada, se pierde su posible uso como área natural para hacer una caminata o cazar. De manera similar, cuando la tierra se convierte a caminos y lotes de estacionamiento, se anula la oportunidad de usarla para cultivar u otros propósitos. Un costo ambiental primario es la contaminación. La contaminación es cualquier adición de materia o energía que degrada el ambiente para los humanos y otros organismos. Sin embargo, cuando pensamos en la contaminación, por lo general nos referimos a algo que las personas producen en bastantes cantidades y que interfiere con nuestra salud o bienestar. Dos factores primarios que afectan la cantidad de daño hecha por la con-

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Figura 3.5 Operación de un tiradero minero.

Es fácil ver el importante impacto que una mina de este tipo tiene en el ambiente local. Por desgracia, muchas minas en operación se localizan en áreas que también son conocidas por su belleza escénica.

taminación es el tamaño de la población y el desarrollo de tecnología que “inventa” nuevas formas de contaminación. Cuando la población humana era pequeña y las personas vivían de una manera sencilla, los residuos producidos eran biológicos y se diluían, así que no fueron un problema de contaminación. Las personas usaron lo que estaba naturalmente disponible y no fabricaban muchos productos. Los humanos, como cualquier otro animal, se acoplaron a su ecosistema natural. Sus productos residuales eran materiales biodegradables que se descomponen en químicos más simples, como el agua y anhídrido carbónico, por la acción de organismos de descomposición. Un gran problema surgió cuando la contaminación humana comenzó, ya que las poblaciones humanas se concentraron en que sus materiales residuales no podían descomponerse tan rápido como cuando fueron producidos. Conforme la población aumentó, las personas empezaron a congregarse y establecer aldeas, pueblos y ciudades. La descarga de grandes cantidades de humo y de residuos biológicos, así como la acción de desecharlos más rápido de lo que se podían absorber o dispersar, tuvieron como consecuencia la contaminación que condujo a condiciones de vida insalubres. A lo largo de la historia, los humanos han buscado mejorar sus condiciones de

vida y eliminar la miseria causada por el hambre y la enfermedad. En general, confiamos en la ciencia y la tecnología para mejorar nuestra calidad de vida. Mientras el progreso tecnológico puede mejorar la calidad de vida, también produce nuevas fuentes de contaminación. El desarrollo de la maquinaria de vapor permitió a las máquinas reemplazar la potencia animal y el trabajo humano, pero aumentó la cantidad de humos y otros contaminantes en el aire, así como la necesidad del combustible. La industria química moderna produjo muchos materiales sintéticos bastante valiosos (plásticos, pesticidas, medicinas), pero también generó los contaminantes tóxicos. No siempre es fácil estar de acuerdo sobre lo que constituye la contaminación. Para algunos, oler un poco del humo de la madera en el aire es agradable; mientras que a otros no les gusta ese olor. Una empresa quizá considere las señales publicitarias valiosas y necesarias; otros piensan que son contaminación visual. Al final, es importante reconocer que es imposible eliminar todos los efectos negativos producidos por los humanos y sus procesos económicos. Lo difícil es determinar los niveles de contaminación que son aceptables. (Ver figura 3.6.) Cuando las personas reconozcan la importancia de los costos ambientales, éstos serán convertidos a costos económicos como

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Alta peligrosidad

estrictos controles sobre la contaminación y la degradación ambiental. Es muy costoso limpiar el agua y el aire contaminados o salvar la tierra que ha sido degradada, por lo que no se debe permitir a las personas que causen daño; mucho menos se debe aceptar diferir el costo o escapar a pagar por la limpieza o el remedio necesario. Los costos del control de la contaminación incluyen costos de contaminación y costos de prevención. Los costos de contaminación incluyen gastos privados o públicos para corregir el daño de contaminación una vez que ésta ha ocurrido; los costos de salud se incrementan debido a la contaminación, además se pierde el uso de recursos públicos debido a la contaminación. Los costos de prevención de la contaminación son aquellos en los que incurre el sector privado o gubernamental para prevenir, de forma completa o parcial, la contaminación que resulta de alguna producción o actividad de consumo. Los costos en los que incurre el gobierno local para tratar su alcantarillado antes de descargarlo en un río es un costo de prevención de la contaminación; asimismo, el costo en el que se incurre por una utilidad eléctrica para prevenir la contaminación atmosférica implica instalar equipo nuevo.

Contaminación del agua. Esta señal indica que es inseguro nadar en esta área debido a las altas poblaciones de bacterias.

El smog. El smog que se desarrolla cuando la contaminación atmosférica se entrampa implica un riesgo de salud muy serio.

Fumar. El cigarro contiene partículas pequeñas que pueden causar problemas pulmonares.

Los solventes. Los solventes se evaporan y causan contaminación local.

Los olores. Grandes cantidades de alimento crean un problema de olor que muchas personas encuentran insoportable u ofensivo.

La contaminación térmica. El calor descargado por torres de enfriamiento a la atmósfera puede causar niebla local.

Dado que los recursos son limitados y se está compitiendo por los usos de la mayoría de los recursos, es esencial que se use un proceso para ayudar a decidir el uso más apropiado de un recurso escaso. El análisis costo-beneficio es un método cuantitativo formal para evaluar los costos y beneficios en el uso de un recurso, o las soluciones a un problema para decidir cuál es la más eficaz. Durante mucho tiempo se ha dado el caso en los países en desarrollo que los proyectos principales, sobre todo aquellos emprendidos por el gobierno, requieren de alguna forma de análisis de costo-beneficio con respecto a impactos y regulaciones ambientales. En Estados Unidos, por ejemplo, tales requisitos fueron establecidos por el Decreto de Política Ambiental Nacional de 1969, el cual ordena los estatutos de impacto ambiental a través de proyectos principales apoyados por el gobierno. Cada vez más, se requieren análisis similares para apoyar proyectos prestados por instituciones nacionales e internacionales como el Banco Mundial. Las personas usan el análisis de costobeneficio para determinar si una política ge-

Molestia

Análisis costo-beneficio

La contaminación visual. Los ambientes feos son molestos pero no ponen en riesgo su salud.

Figura 3.6 Ejemplos de contaminación.

Hay muchos tipos de contaminación. Algunos son los principales generadores de problemas de salud; otros sólo se consideran molestos.

nera más costos sociales que beneficios y, si los beneficios pesan más que los costos, con qué actividad se obtendrían resultados óptimos. Los pasos en el análisis de costo-beneficio incluyen:

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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La basura. La presencia de basura es desagradable, pero constituye sólo un riesgo menor de seguridad.

1. La identificación del proyecto que será evaluado. 2. La determinación de todos los impactos, favorables y desfavorables, presentes y futuros, en toda sociedad.

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3. La determinación del valor de esos impactos; de forma directa a través de los valores de mercado o indirecta a través de las estimaciones del precio. 4. El cálculo del beneficio neto, que es el valor total de impactos positivos menos el valor total de impactos negativos. Por ejemplo, el costo de reducir, a los límites aceptables, la cantidad de plomo en el agua potable en Estados Unidos se estima que es de aproximadamente 125 millones de dólares por año. Los beneficios a la salud nacional para tal programa se estiman a casi mil millones de dólares por año. Así, bajo un análisis de costo-beneficio, el programa es económicamente razonable. La tabla 3.3 presenta ejemplos de los tipos de costos y beneficios implicados para mejorar la calidad del aire. Aunque no es una lista completa, la tabla indica los tipos de consideraciones en un análisis de costo-beneficio. Algunos de éstos son fáciles de medir en términos monetarios; en cambio, otros no lo son.

Inquietudes acerca del uso del análisis costo-beneficio Los críticos del análisis costo-beneficio a menudo establecen la pregunta de si todo puede analizarse desde un punto de vista económico. Algunas personas argumentan que si la única norma de valor es la económica, muchos valores sencillos no económicos como la belleza o la limpieza sólo se justifican cuando se les da un valor económico. (Ver figura 3.7.) Hay beneficios que requieren tal análisis. Sin embargo, los problemas ambientales deben ser considerados en algún punto durante la evaluación de los proyectos, los esfuerzos por hacerlo son obstaculizados por la dificultad de asignar un valor específico a los recursos ambientales. En los casos de los proyectos de desarrollo del Tercer Mundo, estos problemas ambientales se vuelven más difíciles por las diferencias culturales y socioeconómicas. Por ejemplo, un país menos desarrollado presenta menor tendencia a insistir en una costosa tecnología de tratamiento de emisión en un proyecto que proporcionará empleo y desarrollo económico, porque es incapaz de permitirse el lujo de la tecnología de tratamiento y da un gran valor al empleo. Una crítica convincente que es particular del análisis de costo-beneficio es que para el análisis se aplica una política específica, el análisis debe decidir cuáles preferencias son las más importantes para el análisis de costo-

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Tabla 3.3

Costos y beneficios para mejorar la calidad del aire

Costos

Beneficios

Instalación y mantenimiento de nueva tecnología: Limpiadores en las chimeneas Control de las emisiones de automotores Rediseño de industrias y máquinas

Reducir muertes y enfermedad Menos problemas respiratorios Reducir el daño en plantas y animales Costos de limpieza más bajos para la industria y el público Cielo más despejado, días soleados; mejor visibilidad

Costos a la industria y al público por energía adicional Readiestramiento de los empleados para usar la nueva tecnología Costos asociados con supervisión y aplicación

Menos irritación de los ojos Menos problemas de mal olor

Análisis de costo-beneficio Costos y beneficios económicos Acción propuesta

Acción alternativa

¿Cuáles son los costos monetarios totales del proyecto?

¿Cuáles son los beneficios monetarios?

Costos y beneficios ambientales ¿Qué elementos y sistemas ambientales se afectarán?

Identificar y cuantificar

¿Cuáles serán las consecuencias para la salud y para el bienestar humano?

Identificar y cuantificar

Establecer los valores Establecer los valores monetarios, si es posible monetarios, si es posible

Comparar costos económicos y beneficios

Evaluar y comparar costos y beneficios

¿Quién cubrirá los costos? ¿Quién recibirá los beneficios?

¿A qué elementos y sistemas no puede darse un valor monetario?

¿A qué consecuencias no puede darse un valor monetario?

La decisión definitiva considera factores económicos y no económicos

beneficio. En teoría, este último debe incluir todo beneficio y costo asociado con la política bajo revisión, sin tener en cuenta quién se beneficia o paga los costos. Sin embargo, en la práctica las cosas no siempre son así. Por ejemplo, si un costo se extiende sutilmente sobre una gran cantidad de personas, no puede reconocerse como un costo para todos. El costo por la contaminación atmosférica en muchas partes del mundo podría entrar en tal categoría. También son comunes los debates sobre cómo incluir beneficios y

costos para las generaciones futuras, objetos inanimados como los ríos, y los no humanos, como las especies en peligro de extinción.

Comparación entre los sistemas económicos y ecológicos Para la mayoría de los científicos naturales, las crisis actuales como la pérdida de biodiversidad, el cambio climático y muchos otros

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Figura 3.7 Valores económicos asignados al uso del recurso. La manera en que usamos los recursos se basa en el valor que percibimos de éstos. No todas las personas ven el mismo valor en un recurso, y los valores no siempre son fáciles de medir. problemas ambientales son síntomas de un desequilibrio entre el sistema socioeconómico y el mundo natural. Aunque es verdad que los humanos tienden a cambiar el mundo natural, también es claro que esta impresión es mucho mayor ahora que cualquier experiencia en el pasado. Una razón para el efecto profundo de la actividad humana en el mundo natural es el hecho de que somos tantos. Uno de los problemas asociados con hacer coincidir los procesos económicos con los recursos ambientales es la gran diferencia en los tipos de función de los sistemas económicos y los ecológicos. La pérdida de biodiversidad es un ejemplo que ilustra los marcos contradictorios de economía y ecología. Las decisiones de mercado no responden al contexto de una especie o las interconexiones entre la calidad del recurso y las funciones del ecosistema. Por ejemplo, desde un punto de vista económico, el valor de la tierra que se utiliza para la producción de carne es medido de acuerdo con su contribución al rendimiento económico (carne). Sin embargo, mucho antes de que el rendimiento económico y el valor en el uso de la tierra disminuyan, la diversidad de variedades de hierba, los microorganismos en el suelo o la calidad del agua subterránea pueden afectarse por la producción intensiva de carne. Con tal de que se mantengan los rendimientos, estos cambios ambientales pasan inadvertidos por las medidas económicas y son insignificantes para las

decisiones del uso de la tierra. Debe señalarse que en Zimbabwe y otras naciones africanas, algunos rancheros ahora ganan más dinero por el manejo de especies nativas de fauna para el ecoturismo en un paisaje de biodiversidad, que si criaran ganado en un paisaje con biodiversidad reducida. Otra gran diferencia obvia entre la economía y la ecología es el horario de mercados y ecosistemas. Muchos procesos de los ecosistemas tienen lugar cada miles e incluso millones de años. El margen de tiempo para las decisiones del mercado es corto. Puede ser tan corto como minutos para el comercio del ganado o tan grande como unos años para el desarrollo y construcción de una fábrica. El marco de referencia donde la política económica de Estados Unidos tiene interés, son ciclos de elección de dos a cuatro años. Para los inversionistas y asalariados del dividendo, el marco de tiempo para aplicar la regla es de tres meses a un año. El espacio o el lugar es otro problema. Para los ecosistemas el lugar es crítico. Tomemos el agua subterránea como un ejemplo. La calidad del suelo, las condiciones hidrogeológicas, el índice de precipitación regional, las plantas que viven en la región y las pérdidas por evaporación, transpiración y flujo de agua subterránea contribuyen al tamaño y localización de los depósitos de agua subterránea. Estas capacidades no son absolutamente transferibles de una situa-

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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ción a otra. Para las actividades económicas el lugar es cada vez más irrelevante. Topográficamente, la localización y la función dentro de una biorregión o rasgos ecológicos locales no entran en los cálculos económicos, excepto como funciones simples de costos de transportación o ventaja comparativa. La producción es transferible, y la localización preferida es cualquier parte en la cual los precios de producción sean los más bajos. Otra diferencia entre la economía y la ecología es que son medidas en unidades diferentes. La medida unificada de economía del mercado es el dinero. El progreso es medido en unidades monetarias que todos usamos y entendemos hasta cierto punto. Los sistemas ecológicos son medidos en unidades físicas como las calorías de energía, la absorción de anhídrido carbónico, los centímetros de lluvia o partes por millón de contaminación de nitrato. Al enfocarse sólo en el valor económico de los recursos, ignorando la salud ambiental, pueden encubrirse cambios serios en la calidad o función ambiental.

Problemas de recursos de propiedad común: La tragedia de las Comunas Los economistas aseguran que cuando todos compartimos la propiedad de un recurso, hay

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una tendencia fuerte a la sobreexplotación y se hace mal uso de éste. Así, la propiedad pública podría describirse mejor como que, efectivamente, no tiene ningún dueño. Los problemas inherentes en la propiedad común de recursos se perfiló por el biólogo Garrett Hardin en un ensayo clásico titulado “La tragedia de las Comunas” (1968). Las “comunas” originales eran áreas de pastoreo en Inglaterra que el rey proporcionó en forma gratuita a cualquiera que deseara un terreno para llevar a pastar al ganado. No hay ningún problema sobre las comunas mientras que el número de animales sea pequeño en relación con el tamaño de la pastura. Sin embargo, desde el punto de vista de cada pastor, la estrategia óptima es ampliar su manada tanto como sea posible: si mis animales no comen hierba, alguien más lo hará. Así, el tamaño de cada manada crece, y la densidad de ganado aumenta hasta que las comunas caen en el sobrepastoreo. El resultado es que, en el futuro, todos perdemos cuando los animales mueren de inanición. La tragedia es que aunque el resultado eventual debe estar absolutamente claro, nadie actúa para evitar el desastre. La ecosfera es una gran comuna abastecida con aire, agua y recursos minerales irreemplazables; una “pastura personal” para ser usada en común, pero con límites muy reales. Cada nación intenta extraer tanto de lo común como sea posible, sin tomar en cuenta a otros países. Además, Estados Unidos y otras naciones industriales consumen mucho más que su porción justa del recurso mundial total cosechado cada año; por lo tanto, tienen que importar una gran cantidad de las naciones menos desarrolladas. Un claro ejemplo moderno de este problema incluye la sobreexplotación de organismos marinos. Puesto que nadie posee los océanos, muchos países creen que tienen derecho de aprovecharse de los recursos de pesca existentes. Como en el caso de la pastura del ganado, los individuos quieren conseguir tantos peces como sea posible antes de que alguien más lo haga. En la actualidad, la ONU estima que casi toda la pesca marina del mundo sobrepasa su capacidad. Por último, la propiedad común de recursos de la tierra, como los parques y las calles, son la fuente de otros problemas ambientales. Las personas que tiran basura en los parques públicos, por lo general no depositan la basura en su propiedad. La falta de derechos de propiedad que sean aplicables a los recursos que se poseen, explica en gran medida de lo que el economista John Kenneth

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Figura 3.8

El océano es un recurso de propiedad común. Puesto que los océanos del mundo son un recurso compartido que nadie posee, hay una tendencia a darles un uso muy imprudente. Las poblaciones crecientes en las áreas costeras conducen tanto a la contaminación marina como a la destrucción del hábitat costero. Muchos países usan el océano como un vertedero para los desechos no deseados. Cada año, aproximadamente 6.5 millones de toneladas métricas de basura encuentran su camino en el mar.

Galbraith ha llamado “la miseria pública en medio de la afluencia privada”. La propiedad común del océano lo hace barato para las naves y las plataformas petroleras, para usar el océano como un vertedero para su basura. (Ver figura 3.8.) La tragedia de las comunas también opera en un nivel individual. La mayoría de las personas están concientes de la contaminación atmosférica; no obstante, continúan manejando sus automóviles; incluso muchas familias aseguran necesitar un segundo o tercer automóvil. No es que estas personas sean antisociales; la mayoría desearía manejar menos si todos los demás lo hicieran, y podrían arreglárselas bien con sólo un automóvil pequeño si el transporte público fuera eficiente. Pero, con frecuencia, las personas se cierran a “situaciones dañinas, esperando que otros den el primer paso y muchos contribuyen de manera inconciente a las tragedias de las comunas. Después de todo, ¿qué daño puede hacerse por el nacimiento de un niño más, la disposición descuidada de una cerveza más, o la instalación de un aire acondicionado más?

Uso de instrumentos económicos para abordar problemas ambientales La manera tradicional de tratar con los problemas ambientales implica desarrollar regulaciones que prohíban ciertos tipos de

conducta. A menudo, esto se llama un enfoque de “orden y control”. Resulta muy eficaz para reducir la contaminación del aire y del agua y proteger las especies en peligro de extinción, pero requiere que las preocupaciones ambientales se dirijan por estatutos de impacto ambiental. Sin embargo, también hay herramientas que usan incentivos económicos para motivar la representación ambiental.

Subsidios Un subsidio es una asistencia del gobierno a los individuos o empresas privadas para motivar acciones que se consideran importantes para el interés público. Los subsidios pueden incluir rebajas al consumidor en las compras ambientalmente amistosas, préstamos para negocios que planean llevar a cabo productos ambientales y otros incentivos monetarios diseñados para reducir los costos para mejorar la actuación de las personas con el medio ambiente. Con frecuencia los gobiernos subsidian la agricultura, el transporte, la tecnología espacial y la comunicación. Estas asistencias, ya sean préstamos, situaciones favorables de impuestos o concesiones directas, son pagadas por los impuestos del público, por lo tanto, son un costo externo. Los programas de subsidio son muy útiles cuando tienen un propósito claro, se usan por periodos cortos y se dirigen hacia nuevas formas de hacer negocio. Los pagos gubernamentales a granjeros motivan que, en forma permanente, utilicen la tierra para una producción sumamente erosionable y reduzcan la erosión y la acumulación de sedimentos

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en los arroyos locales. Al mejorar la calidad del agua se beneficia a los peces, así como el retorno a la tierra de una vegetación que favorezca a la fauna. Una forma de subsidio a la industria pesquera son los programas gubernamentales que compran los barcos de pescadores que son desplazados cuando las cuotas de pesca son reducidas. El costo de administración gubernamental de bosques federales es un subsidio a la industria de productos forestales que puede proteger los recursos del bosque, y al mismo tiempo aseguran un sustento para los hacheros. Con frecuencia, los subsidios se usan de manera inadecuada; incluso, en algunos casos pueden llevar a distorsiones económicas. Uno de los efectos de un subsidio es guardar el precio de un bien o servicio bajo su verdadero precio de mercado. El costo real de un bien o servicio subvencionado es superior que el precio de mercado subvencionado porque, para llegar al verdadero costo del producto, al precio de mercado deben agregarse los costos del subsidio. En gran medida, los subsidios agrícolas distorsionan el precio de los alimentos. Un subsidio agrícola común es un programa que garantiza un precio a un granjero para sus productos. Si el precio de mercado está debajo del precio garantizado, el gobierno compra los productos al precio garantizado o le paga al granjero la diferencia entre el precio de mercado y el precio garantizado. En promedio, los granjeros de Estados Unidos reciben de los pagos gubernamentales aproximadamente 20% de su ingreso. Otros países desarrollados tienen programas que apoyan a sus granjeros en forma similar. Además, se necesita una burocracia enorme para manejar un programa tan complejo. Uno de los resultados imprevistos de tales subsidios es que los granjeros son alentados a producir más en menos tierra. Esto motiva el uso de más fertilizante y pesticidas que pueden dañar el ambiente y, por lo general, hay una superproducción de productos agrícolas. Algunos subsidios se vuelven parte importante del tejido económico de un país, por lo que son muy difíciles de eliminar. En 1996, el Congreso de Estados Unidos aprobó el Decreto para Cultivo Libre, el cual eliminó muchos subsidios agrícolas y fue visto como el fin de los subsidios agrícolas. Sin embargo, no funcionó y, en 2002, una nueva factura al cultivo federal abandonó la meta de 1996 de reducir los pagos y autorizó un aumento de 80% en gastos. En reciprocidad, China redujo con éxito el subsidio al carbón. La tasa de subsidio al carbón se redujo de un estimado de 61% en

1985 a 9% en 2000. Las minas privadas ahora facturan por encima de la mitad de toda la producción, y 80% del carbón se vende a precios internacionales. Estas reformas han generado muchos beneficios. La intensidad de energía en China se ha caído por aproximadamente 50% desde 1980, y el subsidio total del gobierno para los combustibles fósiles bajó de aproximadamente 25 billones de dólares en 1990-1991 a 9 billones en el 2000. La construcción de caminos y puentes abarca una gran parte del presupuesto federal de Estados Unidos. En 2002, para la construcción y mejora de caminos se destinaron más de 31 billones de dólares. Esto constituye un subsidio para el transporte automovilístico, ya que impuestos superiores en el uso del automóvil para cubrir el costo de construir y reparar las carreteras alentarían el uso de un transporte público más eficaz.

Instrumentos basados en el mercado Con el creciente interés en la protección del ambiente durante las últimas tres décadas, los que hacen la política están examinando nuevos métodos para reducir el daño al ambiente. Un área de creciente interés son los instrumentos basados en el mercado. Éstos proporcionan una alternativa a la legislación de orden y control común porque utilizan las fuerzas económicas y el ingenio de empresarios para lograr un alto grado de protección del ambiente a un costo bajo. Uno de los beneficios de los instrumentos basados en el mercado es que son de gran utilidad para determinar precios equitativos para los recursos ambientales. Debido a los subsidios y a los costos externos, se pone un precio demasiado bajo a muchos recursos ambientales. En lugar de inflexibles, las directivas gubernamentales condescendientes; además, las políticas basadas en el mercado toman ventaja del precio significativo y les dan libertad a los empresarios para elegir la solución económica más eficaz para ellos. Por ejemplo, puede establecerse un precio para actividades que causan contaminación, lo cual permite a las compañías decidir qué hacer para lograr el nivel requerido de protección al ambiente. A la fecha, la mayoría de estas políticas basadas en el mercado se han llevado a cabo en las naciones desarrolladas y en algunas en vías de desarrollo que están creciendo a ritmo acelerado. Sin embargo, en todos los casos se han introducido como suplementos, no sustitutos, para las regulaciones gubernamentales tradicionales.

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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En la actualidad, varios tipos de instrumentos basados en el mercado están en uso, por ejemplo: Los programas de información proporcionan consumidores con más conocimiento sobre las consecuencias ambientales de sus propias decisiones de compra. La información sobre las consecuencias ambientales de las diferentes opciones aclara a los consumidores qué está a su alcance en la medida que logren cambiar sus decisiones o conductas. Los ejemplos incluyen las etiquetas de información en aparatos eléctricos que informan al público sobre la eficacia de la energía del producto, las evaluaciones de la distancia en millas de varios automóviles y el etiquetado de productos pesticidas que describen el uso seguro y la disposición. Otro tipo de programas, como el Inventario de Descarga Tóxica en Estados Unidos, aporta información sobre las descargas ambientales de contaminantes. Esto proporciona incentivos a las corporaciones para mejorar su actuación ambiental y reforzar su imagen pública. Los permisos de las emisiones comerciables dan a las compañías el derecho para emitir cantidades específicas de contaminantes. Las compañías que emiten menos de las cantidades especificadas pueden vender sus permisos a otras empresas o “guardarlos” para el uso futuro. Así, las empresas responsables de la contaminación tiene un incentivo al hacer interno el costo externo que estaban imponiendo previamente en la sociedad: si limpian sus fuentes de contaminación obtendrán una ganancia al vender su permiso para contaminar. Una vez que en un negocio se reconoce la posibilidad de vender su permiso, queda claro que la contaminación puede tener un beneficio económico. El establecimiento de contaminación de anhídrido sulfuroso comerciable permite a las plantas de potencia que son encendidas con carbón, reducir grandes cantidades de descarga de anhídrido sulfuroso. La cuota de emisión y los impuestos proporcionan incentivos para la mejora ambiental en quienes realizan actividades dañinas o hacen productos ambientalmente más caros. Los negocios e individuos reducen su nivel de contaminación siempre que sea más barato reducir la contaminación que pagar cargos. Las cuotas de las emisiones son muy útiles cuando la contaminación se registra de muchas fuentes pequeñas, como emisiones vehiculares o el escurrimiento agrícola, donde la regulación directa o los esquemas comerciales son imprácticos. Los impuestos y cuotas contribuyen a los ingresos del Es-

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¡Costos por la prevención de la contaminación! La filosofía de prevención de la contaminación es que, siempre que sea factible, la contaminación debe prevenirse o reducirse en la fuente. Cada vez más se está demostrando que al prevenir la contaminación se reducen costos comerciales y, por lo tanto, se incrementan las ganancias. ¡La prevención de la contaminación, entonces, hace centavos! Por ejemplo, hace varios años, la planta química europea 3M en Bélgica cambió de un solvente contaminante a una sustancia basada en agua más segura, pero más cara para fabricar el adhesivo ScotchTM Brand MagicTM Tape. El cambio no fue hecho para satisfacer cualquier ley ambiental en Bélgica o en la Unión europea. Los gerentes de 3M estaban obedeciendo la política de la compañía para adoptar regulaciones de control de la contaminación más estrictas que cualquiera de sus subsidiarias, incluso en países que no tienen ninguna ley de contaminación. La parte de la política se fundamenta en las relaciones públicas corporativas, una respuesta a la demanda creciente del cliente por “los productos verdes” y compañías responsables en cuestiones ambientales. Pero las multinacionales norteamericanas con políticas ambientales globales similares están descubriendo la manera de limpiar residuos por voluntad propia o, como lo exige la ley, para reducir los costos en forma dramática. Desde 1975, el programa “Pagos por la Prevención de la Contaminación” de 3M —o 3P— ha reducido la contaminación del aire, agua y residuos de la compañía por casi 900 000 toneladas, además, logró ahorrar a la compañía casi 900 millones de dólares. La reducción de residuos ha significado menos gasto para obedecer las leyes de control de la contaminación. Pero, en muchos casos, 3M ha ganado dinero vendiendo residuos que antes se llevaban fuera, mientras que al estimular el reciclaje por el programa 3P, logró ahorrar dinero al no tener que comprar tantas materias primas. La empresa AT&T siguió un camino similar. En 1990 fijó metas voluntarias para las compañías de 40 sitios de fabricación y 2 500 de no fabricación mundial. Según sus últimas estimaciones, AT&T tiene 1) emisiones atmosféricas tóxicas reducidas, muchas causadas por solventes usados en la fabricación de placas base de computación, por 73%; 2) emisiones reducidas de gases clorofluorocarbonados, los cuales son culpables de la destrucción de la capa de ozono en la atmósfera de la Tierra, por 76%; y 3) reducción de residuos industriales por 39 por ciento.

tado y así compensan algunos de los costos indirectos infringidos por el gobierno para proteger los recursos ambientales. En China se piensa que un sistema tributario de contaminación intenta elevar los ingresos para la inversión en el control de la contaminación industrial, ayuda a pagar las actividades reguladoras y alienta a las empresas a obedecer la emisión y normas de efluentes. El sistema impone cuotas de incumplimiento en descargas que exceden las normas y evalúan multas y otros cargos en las violaciones a los reglamentos.

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En un esfuerzo por mejorar el medio ambiente, la Corporación Xerox se enfocó en implementar acciones para reciclar los materiales. De esta manera, proporciona el Servicio de Paquete Unido en la compra de sus copiadoras, que incluye la recolección libre de cartuchos usados que contienen partes de aleación de metal que, de otra manera, terminarían en los basureros. Se limpian los cartuchos y otras partes y se dejan como nuevos. Otras partes recicladas de las copiadoras Xerox incluyen fuentes de alimentación, motores, sistemas de transporte de papel, el tablero de instalación de la impresión y los rodillos de metal. En total, son remanufacturadas 1 millón de partes por año. El diseño inicial e inversión de equipo fue de 10 millones de dólares. El ahorro anual suma 200 millones de dólares.

Ejemplos de técnicas de prevención de la contaminación comunes • Control del proceso mejorado para usar la energía y los materiales de manera más eficaz. • Catálisis mejorada o diseño del reactor para reducir los derivados, incrementar el rendimiento y ahorrar energía en los procesos químicos. • Procesos alternativos (por ejemplo, utilizar una cantidad mínima o ningún cloro para la pulpa de papel). • Recuperación de material en el proceso (por ejemplo, la recuperación de vapor, reciclar el agua y la recuperación de metales pesados). • Alternativas para los clorofluorocarbonados y otros solventes orgánicos. • Pintura de alta eficiencia y la aplicación de capas. • Sustitutos para los metales pesados y otras sustancias tóxicas. • Limpiadores o combustibles alternativos y energía renovable. • Motores eficientes de energía, la iluminación, los cambiadores de calor, etcétera. • Conservación del agua. • El “manejo de la casa” mejorado y el mantenimiento en la industria. Fuente: Datos de EPA Journal.

En los Países Bajos un impuesto en efluentes de aguas residuales industriales resultó exitoso, sobre todo entre las compañías más grandes, el impuesto funciona como un incentivo para reducir la contaminación. En una inspección de 150 compañías grandes, cerca de las dos terceras partes expresó que el impuesto fue el factor principal en su decisión para reducir las descargas. Como el volumen de contaminación de las fuentes industriales cayó, se incrementaron las proporciones para cubrir los costos fijos de plantas de tratamiento de aguas residuales. Estas proporcio-

nes crecientes están aportando un incentivo extenso a más compañías para empezar a tratar su agua residual. Los programas de reembolso de depósitos agregan un recargo en el precio de un producto que se reintegra cuando el producto usado ha vuelto para reuso o reciclaje. Los esquemas de reembolso de depósitos se utilizan ampliamente para alentar el reciclaje. En Japón, los depósitos se hacen por el retorno de botellas. En el 2002, el gobierno alemán impuso un depósito de 0.25 euros en latas de bebida, vasos desechables

PARTE UNO La ciencia ambiental en un contexto social

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Punto de origen: producción

Concepto

Extracción de materias primas

Fabricación

Distribución

Consumo

Recolección

Procesado

Disposición

Punto final: manejo de residuos

Figura 3.9 Ciclo de vida de un producto típico. Cuando el análisis del ciclo de vida se emprende, es importante identificar todos los pasos del proceso, la forma en que se obtienen las materias primas, a través del proceso industrial, la disposición final del artículo, etcétera. Fuente: Environment, vol., 39, núm. 7, septiembre de 1997.

y botellas de plástico (PET); mientras que 11 estados de Estados Unidos tienen leyes similares, pero hasta ahora el Congreso tiene escasa disposición para aprobar una factura nacional. Los bonos de cumplimiento son cuotas que se recopilan para asegurar el cuidado más conveniente para proteger los recursos ambientales. Algunas naciones —incluso Indonesia, Malasia y Costa Rica— usan las fianzas de cumplimiento para asegurar la reforestación después del aserrado de madera. En Estados Unidos también han usado este enfoque para asegurar que la tierra de las minas a cielo abierto se recupere. Antes de que pueda concederse un permiso minero, la compañía interesada debe fijar una fianza de cumplimiento que sea suficiente para cubrir el costo de recuperar el sitio en cuanto la compañía no complete la recuperación. El bono no se libera totalmente hasta que todas las normas de actuación se hayan cumplido y la recuperación del sitio se haya completado, incluso la reforestación permanente, sea exitosa; un periodo de cinco años en el Este y medio Oeste, y 10 años en el Oeste árido. El bono se puede liberar parcialmente cuando varias fases de la recuperación se completen con éxito. Aunque cada uno de estos incentivos económicos puede ser eficaz por sí mismo, también pueden usarse en combinación. Por ejemplo, el reembolso de depósitos y los programas de emisiones negociables funcionan bien si son apoyados por programas de información. Comunidades que adoptaron sistemas de pago por bolsa de basura dispuesta, tendrían menos problemas si se diera información adecuada por adelantado. Los sistemas de impuesto ambiental pueden incorporar emisiones negociables para recaudar los impuestos en emisiones netas después de la negociación.

Análisis del ciclo de vida y la responsabilidad extendida al productor El análisis del ciclo de vida es el proceso de evaluar los efectos ambientales asociados con la producción, uso, reuso y disposición de un producto sobre su vida útil completa. El análisis del ciclo de vida es de gran ayuda para entender el costo completo de nuevos productos y sus tecnologías asociadas. Las diversas fases en la cadena del producto incluyen la adquisición de materia prima, los procesos industriales, el transporte, el uso del consumidor y por último la disposición final del producto usado. Cuando se usa este enfoque es posible identificar los cambios en el diseño del producto y la tecnología del proceso que reducirían el último impacto ambiental de la producción, así como el uso y la disposición final del producto. Todo factor a lo largo de la cadena del producto comparte responsabilidad por los impactos ambientales en el ciclo de vida del producto, que va de los impactos del punto de origen inherente en la selección de materiales e impactos del propio proceso industrial, a los impactos en el punto de uso y disposición final del producto. (Ver figura 3.9.) Debido a que las relaciones entre los procesos industriales son complejas, el análisis del ciclo de vida requiere un entendimiento de flujo de materiales, reuso del recurso y sustitución del producto. Cambiar a un enfoque que considere todos los recursos, productos y residuos como un sistema interdependiente tomará tiempo, pero los gobiernos pueden alentar este tipo de pensamiento estableciendo regulaciones que prevengan a las industrias para externalizar sus costos de contaminación y proporcionar los incentivos económicos para que utilicen el análisis del

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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ciclo vida en su desarrollo y diseño del producto. Una extensión lógica de análisis del ciclo de vida es la responsabilidad extendida al productor. La responsabilidad extendida al productor es el concepto mediante el cual quien hace un producto es responsable de todos los efectos negativos involucrados en su producción, incluso la disposición final del producto cuando su vida útil ha terminado. La lógica detrás de la responsabilidad extendida al productor es que si los fabricantes pagan por el impacto posconsumo de los productos, ellos los podrían diseñar de una manera diferente para reducir los residuos. Muchas personas identifican la ordenanza alemana del empaquetamiento como una de las primeras instancias de responsabilidad extendida al productor. Bajo la ordenanza alemana del empaquetamiento, consumidores, minoristas y fabricantes del empaque comparten esta responsabilidad, junto con la carga financiera del manejo de residuos que recae en los minoristas y fabricantes de empaque. Aunque ninguna legislación en la ley de Estados Unidos establece la responsabilidad extendida al productor, hay varios casos en que los fabricantes de productos específicos lo han llevado a cabo. Cuando varios estados autorizaron una legislación que exigía a los fabricantes de baterías de níquel-cadmio devolver las baterías gastadas, los fabricantes instituyeron un programa de devolución nacional. Por otro lado, Kodak ha establecido un programa para devolver y reciclar las cámaras de uso sencillo. La industria química ha instituido un programa conocido como Care®. El concepto se originó en Canadá y después se extendió a 46 países. Las metas primarias de Care® es mejorar los procesos químicos y asegurar la producción segura, así como el transporte, uso y disposición de los productos de la industria.

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Georgia Pacific Corporation: Madera urbana reciclada. Estudio de caso sobre la responsabilidad extendida al productor Georgia-Pacífic Corporation es una fábrica de madera reciclada que se recupera de la disposición comercial o los residuos sólidos urbanos generales. La compañía tiene acuerdos con cinco compañías recicladoras y procesadoras que aceptan o colectan madera en varios sitios. La madera se limpia de contaminantes y se envía a la planta industrial de madera reciclada de GeorgiaPacífic que está en Martell, California, o a otros usuarios finales. El proyecto involucra cinco grupos de dominios: 1) madera residual de los productores (por ejemplo, operaciones involucradas con la construcción y la demolición de ruinas, residuos de los aserraderos y patios de madera, y residuos de madera comercial de fábricas de mobiliario), 2) agentes de recolección, 3) los procesadores de residuos de madera que convierte los residuos en un producto que puede reutilizarse 4) los contratistas del transporte, los cargadores y transportistas, y 5) los usuarios finales (por ejemplo, la planta Martell de Georgia-Pacífic). El proyecto tiene una variedad de metas, que incluyen incrementar la disponibilidad del suministro de madera para la

Los beneficios específicos de la responsabilidad extendida al productor incluyen: Los ahorros de costos resultan cuando los fabricantes devuelven los productos usados, porque ellos mismos recuperan los materiales valiosos, los reutilizan y ahorran dinero. En consideración con la responsabilidad extendida al productor se impulsa a las compañías a rediseñar los productos para facilitar el desmontaje y reciclado. Hay proteccionistas ambientales más eficaces, puesto que es más fácil diseñar la seguridad ambiental en el producto que intentar limpiar los problemas creados por éste después de que se ha dispersado a los consumidores. A pesar de estos beneficios, existen obstáculos para la responsabilidad extendida al productor, los cuales incluyen: El costo de instituir los programas de responsabilidad extendida al productor. La falta de información y herramientas para evaluar todos los impactos de producción, uso y disposición de un producto. La dificultad en la construcción de relaciones entre los individuos e institu-

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producción de madera reciclada, para contribuir tanto a las metas de Georgia-Pacífic de representación del producto como a la reducción asignada de residuos sólidos en California. El manejo de factores comerciales tiene el plan de incluir la escasez de fibra para la planta de madera reciclada, los costos crecientes de tierra de relleno y la reducción de residuos sólidos asignados. En la actualidad, la fibra virgen, un derivado de los aserraderos, es a menudo menos cara que recuperar fibra para el uso en madera reciclada. Sin embargo, cuando la madera se vuelve más escasa, la economía se invertirá. Los beneficios también incluyen un suministro de fibra extendida en el noroeste de Estados Unidos. La contaminación es una de las barreras más significativas para el programa de recuperación de madera. A menudo, la madera reunida está mezclada con metal, plástico y papel, y debe separarse de estos contaminantes para ser reutilizada. El papel captado, el plástico y los metales no ferrosos se envían a un basurero. Los derivados de madera que no pueden usarse en el procesado de madera reciclada se venden para usos como ropa de cama de los animales, cubierta del patio de recreo, suelo aditivo y césped o pasto de jardín.

ciones involucrados en las diferentes fases del ciclo de vida de un producto. Regulaciones de residuos peligrosos que requieren permisos para la recolección y disposición de ciertos productos. Leyes antimonopolio que hacen difícil la cooperación de las compañías. No obstante, la responsabilidad extendida al productor es una herramienta importante de la industria y los hacedores de política que puede llevar a formas menos costosas y más flexibles de tratar con los costos ambientales de bienes de manufactura y consumo.

Economía y el desarrollo sostenible El desarrollo sostenible se ha vuelto una prioridad importante de la política para el mundo. La definición que normalmente se usa del término desarrollo sostenible se originó con el informe de 1987, Nuestro Futuro Común, de la Comisión del Mundo en Ambiente y Desarrollo (conocida como la Comisión de Bruntland). En el documento se establece que “el desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidades del

presente sin comprometer la habilidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades”. Esta definición refleja los objetivos sociales duales de desarrollo económico con la representación ambiental. Sin embargo, se han usado términos similares como crecimiento sostenible y uso sostenible, que se han intercambiado por desarrollo sostenible, como si sus significados fueran lo mismo, y claro que no lo son. El crecimiento sostenible es una contradicción en términos: nada físico puede crecer de manera indefinida. El uso sostenible sólo es aplicable a los recursos renovables: significa usarlos en proporciones dentro de su capacidad de renovación. El concepto de sostenibilidad ha ganado terreno debido a la preocupación creciente sobre la explotación de recursos naturales para el desarrollo económico que se hace a expensas de la calidad ambiental. Aunque existe discordancia acerca del significado preciso del término, más allá del respeto por la calidad de vida de generaciones futuras, la mayoría de las definiciones se refiere a la viabilidad de recursos naturales y ecosistemas por encima del tiempo y al mantenimiento de normas de vida humana y el crecimiento económico. Por ejemplo, un sistema agrícola sostenible se define como uno que puede enfrentar las demandas de alimento y fibra en forma

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indefinida a costos económicos e impactos ambientales socialmente aceptables. Gaylord Nelson, el fundador del primer “Día de la Tierra”, enlista cinco características que definen sostenibilidad:

Rí

o

Kanpur

G

an

Allahabad

1. Renovabilidad: Una comunidad debe usar los recursos renovables, como el agua, la capa superficial del suelo y fuentes de energía no más rápido que de lo que pueden reemplazarse. La tasa de consumo de recursos renovables no puede exceder la tasa de regeneración. 2. Sustitución: Siempre que sea posible, una comunidad debe usar los recursos renovables en lugar de los no renovables. Esto resulta difícil debido a las barreras de la sustitución. Para ser sostenible, una comunidad tiene que hacer la transición antes de que los recursos no renovables se vuelvan prohibitivamente escasos. 3. Interdependencia: Una comunidad sostenible reconoce que es una parte de un sistema más grande y que no puede ser sostenible a menos que el sistema más grande también lo sea. Una comunidad sostenible no importa recursos al grado de empobrecer a otras comunidades, ni exporta su basura de modo que contamine a otras. 4. Adaptabilidad: Una comunidad sostenible puede amortiguar y adaptarse para aprovechar las nuevas oportunidades. Esto requiere una economía diversificada, ciudadanos educados y un espíritu de solidaridad. Una comunidad sostenible invierte y usa la investigación y el desarrollo. 5. Compromiso institucional: Una comunidad sostenible adopta leyes y procesos políticos que asignan sostenibilidad. Su sistema económico apoya la producción y el consumo sostenible, mientras que sus sistemas educativos les enseñan a las personas a valorar y practicar la conducta sustentable. Algunas personas asumen que un retraso del crecimiento económico es necesario para prevenir un extenso deterioro del ambiente. Sin embargo, esta idea sólo aplica cuando un retraso es necesario o no provoca marcadas diferencias de opinión. Una escuela de pensamiento defiende que ese crecimiento económico es esencial para financiar las in-

s

Varanasi (Benares)

Dacca

Calcuta Bocas del Ganges Bahía de Bengala

OCÉANO ÍNDICO

a)

b)

Figura 3.10 Deforestación en la India causada por los diluvios en Bangladesh. a) Como el Río de Ganges es el desagüe de gran parte de la India, y el país de Bangladesh está en la boca del río, la deforestación y el uso de la tierra pobre en la India puede resultar en b) la devastación por los diluvios en Bangladesh.

versiones que se necesitan para prevenir la contaminación y mejorar el ambiente mediante una mejor asignación de recursos. Otra escuela de pensamiento, la cual también está a favor del crecimiento, recalca el gran potencial de la ciencia y la tecnología para resolver las dificultades, y promueve los adelantos tecnológicos como la manera de resolver los problemas ambientales. Ninguna de estas escuelas del pensamiento asigna algún valor a la necesidad por los cambios fundamentales en la naturaleza y la creación de políticas económicas. Los problemas ambientales se ven principalmente como una materia para determinar prioridades en la asignación de recursos. Una escuela más del pensamiento económico cree que el bienestar económico y ambiental se logra reforzando metas que, al seguirse simultáneamente, sin duda serán alcanzadas. El crecimiento económico creará su propia ruina si continúa minando el funcionamiento saludable de los sistemas naturales de la Tierra o agotando los recursos naturales. También es verdad que hay mayor probabilidad de que las economías saludables proporcionen inversiones financieras indispensables para apoyar la protección del ambiente. Por esta razón, uno de los objetivos principales de la política ambiental debe ser asegurar una norma decente de vida para todos. La solución, por lo menos en el alcance amplio, sería que la sociedad aprenda a manejar su crecimiento económico de tal manera que no cause un daño irreparable a su ambiente. Si el desarrollo sostenible se vuelve factible, será necesario transformar nuestra per-

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ge

cepción acerca de la política económica. A lo largo de la historia, la explotación rápida de recursos sólo ha proporcionado crecimiento económico a corto plazo, aun cuando las consecuencias ambientales en algunos casos son irreversibles. Por ejemplo, hace 40 años, los bosques cubrieron 30% de Etiopía. Hoy, abarcan sólo 1%, y los desiertos se están extendiendo. Los árboles cubrieron la mitad de la India una vez; en la actualidad, sólo 14% de la tierra está en los bosques. En la India, cuando los árboles y la capa superficial del suelo desaparecen, los ciudadanos de Bangladesh se ahogan en los escurrimientos. (Ver figura 3.10.) Uno de los pasos necesarios para acercar las economías al desarrollo sostenible es cambiar la definición de producto nacional bruto (PNB) para incluir mejora o declive ambiental. El desarrollo sostenible es una meta digna, pero se necesitan muchos cambios para que el concepto sea viable. Uno de éstos involucra el traslado a lo moderno, es decir, se requiere tecnología ambientalmente sana para las naciones en vías de desarrollo. Tan Sri Razali, el presidente anterior de la Comisión de Desarrollo Sustentable (UN), declaró que esta transferencia es la “acción global y la llave del desarrollo sostenible”. Otro de los obstáculos principales para el desarrollo sostenible en muchos países es una estructura social que proporciona la mayor parte de la riqueza de la nación a una minoría diminuta de personas. Se ha dicho que cuando una persona está preocupada por su próxima comida, no se va a sentar a escuchar las conferencias sobre cómo proteger el ambiente. Lo que parece uno de los peores ultrajes

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ambientales a los residentes del Hemisferio Norte, el desmonte de bosques lluviosos para hacer el carbón de leña y venderlo como combustible de cocción, a menudo son cometidos por personas que no tienen ninguna otra fuente de ingresos. Las disparidades que los países hacen individuales en el planeta, también se reflejan en conjunto. La mayoría de la riqueza se concentra en el Hemisferio Norte. Desde el punto de vista del Hemisferio Sur, es en el mundo rico donde radica el problema porque ahí están surgiendo los modelos de consumo; grandes automóviles, refrigeradores y el clima controlado en los centros comerciales, etc. El problema a largo plazo es que las personas de los países en desarrollo ahora desean aquellos artículos de consumo que hacen la vida cómoda en el mundo industrial, y estos artículos usan grandes cantidades de energía y materias primas para su producción y uso. Si el estándar de vida en China y la India fuera elevado como en Alemania o Estados Unidos, el impacto ambiental en el planeta sería significativo. El desarrollo sostenible requiere opciones basadas en los valores. Para crear opciones inteligentes, el público debe tener información sobre la manera en que las decisiones económicas afectan el ambiente. En ese contexto, A. W. Clausen, en su discurso final como presidente del Banco Mundial, aseguró: El conocimiento creciente de las precauciones ambientales es esencial para que el desarrollo económico continué en su larga carrera. La conservación, en su sentido amplio, no es un lujo para que las personas sumamente ricas veraneen en los parques escénicos. Asimismo, no es sólo un problema de maternidad, más bien, la meta del crecimiento económico dicta en sí misma una preocupación seria y permanente para la administración de recursos. El alto ingreso de las naciones desarrolladas como Estados Unidos, Japón y gran parte de Europa, que además tienen altos niveles educativos, las ubica en una posición privilegiada para promover el desarrollo sostenible. Ellas tienen los recursos para invertir en investigación y tecnologías, así como para llevar a cabo los resultados de la investigación. Algunos creen que el mundo no debe imponer normas de protección al ambiente en las naciones más pobres, sin antes ayudarlas a trasladarse a la corriente económica principal.

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Economía, medio ambiente y naciones subdesarrolladas Como se mencionó previamente, “el capital natural de la Tierra”, sobre el cual la humanidad depende para el alimento, la seguridad, las medicinas y las máquinas, incluye recursos no renovables como los minerales, el petróleo y las montañas; así como recursos renovables como la tierra, la luz del sol y la diversidad biológica. Muchos países en vías de desarrollo en el mundo tienen recursos que desean desarrollar para mejorar las condiciones económicas de sus habitantes. No obstante, para pagar por los proyectos de desarrollo, muchas naciones económicamente pobres son obligadas a pedir dinero prestado a los bancos del mundo desarrollado. La deuda en la que incurren es un incentivo perverso a la sobreexplotación de sus recursos, ya que como piden dinero prestado y los acreedores esperan el reembolso de la deuda, muchos países deben desviar una mayor parte de su producto interno bruto para cubrir el préstamo. En 2001, la deuda en las naciones en vías de desarrollo ascendió a casi 1 900 billones de dólares, una cifra semejante a la mitad de su producto nacional bruto colectivo. La carga de la deuda externa es tan grande que muchas naciones en vías de desarrollo se sienten forzadas a sobreexplotar sus recursos naturales en lugar de optar por el manejo sostenible. Las cargas de la deuda han llevado a invertir en proyectos seguros y en programas que generen ingresos a corto plazo, ya que son completamente necesarios para la supervivencia inmediata. Con frecuencia, los impactos ambientales son desatendidos porque los países que están muy endeudados creen que no pueden permitirse el lujo de prestar atención a los costos ambientales hasta que otros problemas estén resueltos. Estas ideas ignoran la comprensión creciente de que los impactos ambientales con frecuencia causan problemas a nivel internacional. Un nuevo método de ayuda maneja que la crisis de la deuda de una nación da lugar al intercambio de deuda por naturaleza. Los intercambios de deuda por naturaleza son un mecanismo innovador para dirigir el problema de la deuda mientras la inversión alienta la conservación y el desarrollo sostenible. Son tres los jugadores que están involucrados en los intercambios de deuda por naturaleza: el país deudor, el acreedor y una tercera parte interesada en las iniciativas de

conservación. El intercambio funciona de la siguiente manera: 1. La organización de conservación compra a descuento la deuda del acreedor. 2. Aunque el acreedor recibe sólo abonos parciales del préstamo inicial, es mejor algún retorno que una pérdida completa. 3. La deuda es removida al país deudor y es relevado de la gran carga del pago de intereses por la deuda. 4. En cambio, la organización de conservación requiere al país deudor gastar el dinero en conservación apropiada y proyectos de desarrollo sostenible. Los intercambios de deuda por naturaleza se originaron en 1987, cuando una organización no lucrativa, Conservación Internacional, compró 650 000 dólares de la deuda externa de Bolivia a cambio de la promesa de establecer un parque nacional. En el año 2000, por lo menos 16 países deudores, en el Caribe, África, Europa Oriental y América Latina habían hecho tratos similares con organizaciones oficiales y no gubernamentales. En ese mismo año, cerca de 135 millones de dólares de deuda alrededor del mundo se había comprado a un costo de casi 28 millones de dólares, pero los países deudores gastaron el equivalente a 72 millones de dólares. Este dinero fue usado para establecer la reserva de la biosfera y parques nacionales, para el desarrollo de programas de protección del desierto, construir inventarios de especies en peligro de extinción y desarrollar la educación ambiental. La meta primaria de los intercambios de deuda por naturaleza no ha sido la reducción de la deuda, sino el financiamiento de inversión en el manejo natural del recurso. La contribución hecha por los intercambios podría aumentar, como en el caso de República Dominicana, donde 10% de la deuda comercial extranjera que está pendiente para ese país será reembolsado por intercambios. Aunque sólo eliminar la crisis de la deuda no es una garantía de invertir en proyectos ambientalmente confiables, los instrumentos tales como intercambios de deuda por naturaleza, en una pequeña escala, reducen la mala administración de recursos naturales y alientan el desarrollo sostenible. Las actitudes de los bancos en las naciones industrializadas también parecen estar cambiando. Por ejemplo, el Banco Mundial

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que presta el dinero para el desarrollo de proyectos del Tercer Mundo ha sido muy criticado por los grupos ambientales, quienes consideran que su trabajo implica grandes retrocesos y programas ecológicamente insensatos, como un proyecto de ganadería en Botswana que llevó al sobrepastoreo. Sin embargo, durante los últimos años, el Banco Mundial ha trasladado las preocupaciones ambientales a sus programas. Producto de este nuevo enfoque es un plan de acción ambiental para Madagascar. El plan de 20

años, que ha sido arrastrado en conjunto con la Reserva de Fauna Mundial, se dirige a elevar el conocimiento público de problemas ambientales, a fin de preparar y manejar áreas protegidas y alentar el desarrollo sostenible. Otro problema asociado con el aprovechamiento del recurso en los países en desarrollo es la explotación a corto plazo que hacen las corporaciones extranjeras de los recursos de un país. Como los países pobres no tienen recursos de capital para desarrollar

El riesgo es la probabilidad de que una condición o acción lleven a una lesión, daño o pérdida. La evaluación del riesgo es el uso de hechos y suposiciones para estimar la probabilidad de daño a la salud humana o al ambiente que puede ser el resultado de las exposiciones a los contaminantes, agentes tóxicos o por la toma de decisiones erróneas. Mientras que calcular los riesgos es muy difícil, la evaluación del riesgo se usa en la administración del riesgo, la cual analiza los factores en la toma de decisiones. La política de administración del riesgo se enfoca en la existencia de suficiente evidencia científica que a menudo está abierta a interpretaciones divergentes. Al evaluar el riesgo, las personas con frecuencia sobreestiman los nuevos y poco familiares riesgos, pero subestiman los riesgos más comunes. En un alto grado, los problemas ambientales pueden verse como problemas económicos que giran alrededor de las decisiones sobre cómo usar los recursos. Muchos costos ambientales son diferidos (son pagados en una fecha posterior) o externalizados (pagados por alguien diferente de la entidad que causa el problema). La contaminación es un buen ejemplo de un costo diferido y externalizado. El análisis de costo-beneficio se enfoca en determinar si una política genera más beneficios que costos sociales. La crítica del análisis de costo-beneficio se basa en la pregunta de si todo tiene un valor económico. Por ello, se ha defendido la idea de que si el pensamiento económico domina la sociedad, entonces el valor no económico, como la belleza, sólo logra sobrevivir si se le asigna un valor monetario. Hay una tendencia fuerte a la sobreexplotación y al mal uso de recursos

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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sus recursos naturales, a menudo contratan a corporaciones para que forjen el desarrollo. Muchas de éstas no tienen ningún compromiso a largo plazo con el proyecto y se retiran en cuanto éste se vuelve improductivo. Por ejemplo, muchos recursos forestales han sido aserrados sin prestar atención al recurso sostenible. Las compañías están concentradas en la ganancia económica a corto plazo y tienen un pequeño interés en las necesidades económicas a largo plazo de los habitantes del país.

que son compartidos por todos. Este concepto fue desarrollado por Garrett Hardin en su ensayo “La tragedia de las comunas”. Las políticas y conceptos económicos, como el suministro, la demanda y los subsidios, juegan papeles importantes en la toma de decisiones ambientales. El precio está determinado por el equilibrio entre la cantidad de un bien o servicio que está disponible para la compra y la demanda de ese artículo. Los subsidios son una asistencia del gobierno para alentar las conductas deseadas. En años recientes se desarrollaron varios tipos de enfoques basados en el mercado, a fin de tratar con los costos económicos de problemas ambientales. Estos enfoques incluyen programas de información, emisiones negociables, cuotas de emisiones, el programa de reembolso de depósitos y programas de bono de cumplimiento. La meta de todos estos mecanismos es introducir un motivo de ganancia a las instituciones e individuos para usar los recursos de manera inteligente. Una escuela más nueva del pensamiento económico se refiere al desarrollo sostenible, el cual es definido como las acciones que dirigen las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades. El desarrollo sostenible requiere opciones basadas en los valores. También se está aplicando el concepto económico de carga de deuda a los países en vías de desarrollo. Tal enfoque es el intercambio de deuda por naturaleza. Este programa que está ganando popularidad, implica transferir los pagos del préstamo por tierra, que después se convierte en parques y áreas para la conservación de la fauna.

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Problema-análisis La economía y los riesgos de la contaminación por mercurio El mercurio es un elemento químico que se emplea en varios procesos y productos industriales. Puesto que es un metal líquido, se usa en muchos tipos de aplicaciones eléctricas. Los usos comunes de mercurio incluyen las bombillas fluorescentes, la luz de vapor de mercurio, los interruptores de inclinación eléctrica y ciertos tipos de baterías pequeñas. Además, se une con plata y otros metales para producir amalgamas para reparar dientes. El mercurio puro es venenoso, pero muy pocas personas tienen acceso directo a él constituyendo un riesgo menor. Sin embargo, ciertas bacterias convierten el mercurio elemental en metilmercurio, el cual se almacena fácilmente en el cuerpo humano y en organismos vivos. Una parte del mercurio disponible para la conversión a metilmercurio proviene de la roca natural. Así, algunas partes del mundo tienen niveles de mercurio naturalmente altos en comparación con otras regiones. Una fuente común de generación humana del mercurio es la combustión de carbón en las plantas de energía eléctrica y medios similares. El mercurio es liberado en el aire y distribuido en la dirección del viento por todo el paisaje de la planta de poder. La contaminación con metilmercurio es un problema particular en las cadenas alimenticias acuáticas, donde se adicionan a los niveles tróficos superiores acumulando altas cantidades de metilmercurio en sus tejidos. Los peces son una fuente importante de ácidos grasos de omega-3, lo cuales son asociados con la reducción de las enfermedades del corazón. Si los peces se declaran no aptos para el consumo humano debido a los niveles de metil-

mercurio, hay un impacto económico mayor en las personas que extraen y procesan pescado. También existe un mayor riesgo de salud si las personas cambian a otros alimentos que no tienen ácidos grasos omega-3. Un estudio de riesgo y beneficio de los nativos de Alaska que comen pescado, determinó que el riesgo a la salud por ingerir cantidades pequeñas de metilmercurio en el pez era menor al riesgo asociado con cambiar a una dieta que incluya otras fuentes de proteína. En el año 2000, bajo la administración de Clinton, la EPA anunció que exigiría reducciones en la cantidad de mercurio liberado del carbón combustible en las plantas de energía. Esto implicaría costos adicionales para impulsar que las plantas empezaran a capturar el mercurio y evitar su liberación a la atmósfera. La industria de generación de energía refutó que los cambios serían demasiado caros y el programa nunca fue iniciado. En diciembre de 2003, bajo la administración de George W. Bush, la EPA anunció la propuesta negociable de una emisión de mercurio para tratar con el problema. Bajo esta propuesta, a las plantas impulsadas con carbón combustible se les permitía la emisión de cantidades específicas de mercurio. Las plantas que no liberan mucho mercurio tienen la opción de vender su permiso a otras plantas de energía que no pueden reducir la cantidad de mercurio que liberan. Los defensores señalan que, emisiones similares del programa negociable para anhídrido sulfuroso produce reducciones mayores en la descarga. Los críticos del programan de emisiones de mercurio argumentan que el programa es una concesión a la industria de generación de energía. • ¿Las compañías de generación de energía pueden comprar los derechos para contaminar? • ¿Toda contaminación debe ser prevenida sin tener en cuenta el costo o la evaluación del riesgo? ¿El análisis económico debe ser parte del proceso de toma de decisión?

Términos clave administración del riesgo 40 análisis costo-beneficio 47 análisis del ciclo de vida 53 biodegradable 46 contaminación 46 costo ambiental 45 costo de contaminación 47 costo de prevención de la contaminación 47 costo diferido 45

costo externo 45 curva suministro/demanda 43 demanda 43 desarrollo sostenible 54 economía 43 evaluación de riesgo 39 intercambio de deuda por naturaleza 56 precio 43 probabilidad 39

recursos 43 recursos naturales 43 recursos no renovables 43 recursos renovables 43 responsabilidad extendida al productor 53 riesgo 39 riesgo insignificante 41 subsidio 50 suministro 43

Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se usa la evaluación del riesgo para tomar una decisión ambiental? 2. ¿Qué comprende un análisis de costo-beneficio? Desarrolle un análisis de costo-beneficio para un problema local. 3. ¿Cuáles son algunas de las preocupaciones sobre el uso del análisis de costo-beneficio en la toma de decisiones ambientales? 4. ¿Qué preocupaciones son asociadas con el desarrollo sostenible? 5. ¿Cuáles son algunos ejemplos de costos ambientales externos? 6. Defina lo que significa costos de prevención de la contaminación.

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7. Defina el problema de la propiedad común de un recurso. Proporcione algunos ejemplos. 8. Describa el concepto de intercambios de deuda por naturaleza. 9. Proporcione ejemplos de subsidios, instrumentos basados en el mercado y análisis del ciclo de vida. 10. ¿Qué tipos de riesgos son muy aceptados por las personas? 11. Escriba varios ejemplos de recursos renovables y no renovables. 12. ¿Por qué los costos ambientales a menudo difieren los costos?

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Pensamiento crítico 1. Si usted fuera un regulador oficial, ¿qué tipo de información exigiría para tomar una decisión sobre si determinado químico es “seguro” o no? ¿Qué nivel de riesgo juzgaría aceptable para la sociedad? ¿Para usted y su familia? 2. ¿Por qué supone que algunos agentes cancerígenos, como aquellos de los cigarros, son tan difíciles de regular? 3. Imagine que usted está evaluando el riesgo de una nueva planta química que se construye a lo largo del Río Mississippi en Louisiana. Identifique algunos de los riesgos que querría evaluar. ¿Qué tipos de datos necesitaría para evaluar si el riesgo es aceptable o no? ¿Piensa que algunos riesgos son más difíciles de cuantificar que otros? ¿Por qué? 4. Es una idea polémica conceder a las industrias contaminantes o a los países el derecho a comprar y vender los permisos de emisiones contaminantes. Algunos argumentan que la negociación es la mejor manera de limitar la contaminación; otros sostienen que el comercio en los permisos permite a las industrias contaminantes continuar contaminando y concentrar esa contaminación. ¿Qué piensa al respecto? 5. Imagine que usted es un economista independiente que está dirigiendo un análisis de costo-beneficio de un proyecto hidroeléctrico. ¿Cuáles po-

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7.

8.

9.

drían ser los costos de este proyecto? ¿Los beneficios? ¿Cómo cuantificaría los costos del proyecto? ¿Los beneficios? ¿Qué tipos de costos y beneficios podrían ser difíciles de cuantificar o demasiado tangenciales al proyecto para figurar en estimaciones oficiales? ¿Piensa usted que los activistas ecológicos deben extender el análisis de costo-beneficio tradicional para incluir cómo se desarrollan los impactos en el ambiente? ¿Cuáles son los beneficios de esto? ¿Los riesgos? Al analizar su propia vida, ¿qué tipos de riesgos toma usted? ¿Qué tipos toma de manera involuntaria? ¿Qué criterio usa para tomar una decisión sobre el riesgo aceptable e inaceptable? ¿El crecimiento y desarrollo actual mundial son sostenibles? Si hay menos crecimiento, ¿cuál sería el efecto en los países en desarrollo? ¿Cómo podríamos lograr una distribución justa de recursos y todavía limitar el crecimiento? ¿Nuestras políticas deben reflejar un interés para conservar los recursos para las generaciones futuras? En ese caso, ¿qué nivel de recursos debe conservarse? ¿Qué desearía hacer para ahorrar para el futuro?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Política ambiental y toma de decisiones

Contribuciones individuales al problema

Política ambiental, Ley y planificación

Urbanización y las ciudades sostenibles

Filosofía ambiental

Agricultura sostenible

Economía ecológica

CAPÍTULO 3 Riesgo y costo: elementos para tomar decisiones

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La Principios Cienciaecológicos Ambientaly en su un aplicación Contexto Social A El commercial Lago Tohopekaliga fisherman en hoists el sur de potOrlando, of crabs Florida. aboard his boat from the Chesapeake Bay.

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Imitando a la madre naturaleza en un lago de Florida Blase Mafia y Lisa Ganser Universidad de Miami

L

os sistemas de lagos y ríos de Florida central han sido muy alterados por la actividad humana. Antes de que el crecimiento urbano llevara al desarrollo de dispositivos de control de inundaciones como embalses, esclusas y canales, los sistemas naturales de agua mantuvieron comunidades de plantas y animales saludables a través de las fluctuaciones periódicas. Durante los periodos de humedad, los sedimentos y el “lodo” (término para designar a la materia orgánica descompuesta) se depositó en las orillas de los lagos y los bancos de ríos o en islas orgánicas flotantes llamadas hierbas. Durante los periodos secos, el lodo húmedo se expone a la luz del sol, al oxígeno que hay en el aire o a temperaturas heladas que le ayudan a oxidarse y a descomponerse. Los periodos subsecuentes de incremento en el flujo de agua producen una acción de descarga natural que transporta la materia orgánica del sistema. Sin embargo, las fluctuaciones naturales de agua no ocurren cuando los niveles de ésta son controlados por medios humanos. Tal es el caso del Lago Tohopekaliga (Lago “Toho” en forma abreviada) localizado justo al sur de Orlando, Florida. Uno de los lagos más grandes en Florida, el Lago Toho es parte de Kissimmee 50 millas de longitud de la cadena de lagos en Florida central. El lago cubre aproximadamente 8 000 hectáreas (20 000 acres) y tiene 53 kilómetros (33 millas) de línea de costa. El lago Toho es la casa de casi 150 especies de plantas y animales; además, alrededor de 30 especies en peligro de extinción usan su ecosistema. Cerca de 40% del lago tiene menos de 1.5 metros (5 pies) de profundidad, lo cual hace al Lago Toho uno de los mejores lagos de róbalo para pesca deportiva de Florida. Originalmente, el Lago Toho tenía un fondo sólido y arenoso, con agua clara y una comunidad bien establecida de plantas acuáticas, tal como el césped de Kissimmee, la maleza del estanque, la anguila de pasto y los juncos. Después, se construyeron diques y esclusas, que impedían la acción natural de descarga del sistema del río. Este evento, aunado a la adición de nutrientes no puntuales de la fuente, como el nitrógeno y el fósforo, facilitó el crecimiento de especies exóticas como el milhojas de Eurasia, el cual no compite con las plantas nativas. Para simular la acción de descarga natural, que es proporcionada por las fluctuaciones estacionales en el nivel de agua y para mantener el Lago Toho sano, la Comisión de Conservación de Fauna y Pesca de Florida recomendó la extracción periódica del sedimento del lago. Durante una extracción del sedimento, el nivel de agua se baja artificialmente permitiendo que grandes cantidades de agua pasen los diques y otras estructuras de control. Esta acción ayuda a desechar las especies de plantas perjudiciales y la materia orgánica del sistema. Una extracción del fondo expone un estimado de 5 millones de metros cúbicos (6.6 millones de yardas cúbicas) de lodo húmedo en la línea costera del lago aunado a las hierbas. El equipo pesado se usa para dragar el fondo del lago. Entonces, los camiones transportan el lodo húmedo a la altiplanicie de las “islas de disposición” y otros sitios de disposición aceptados. Algunos hacendados usan el lodo húmedo para reforzar suelos pobres y arenosos en sus propiedades. Además, es necesaria la aplicación de herbicidas para controlar el crecimiento de plantas de cualquier tipo en el lodo húmedo sobre la línea costera. Este proyecto, estimado en 6 millones de dólares, es utilizado para mantener el Lago Toho en un estado saludable, libre de lodo húmedo y, por lo tanto, para conser-

var el ambiente. Hasta ahora, el Estado, a través de la Dirección de Aguas de Florida distrito Sur (SFWM, por sus siglas en inglés), ha instituido la extracción del sedimento aproximadamente cada ocho años, dependiendo en parte de la cantidad de lluvia, el grado de crecimiento de la flora y el fondo disponible. Una de las metas primarias de la extracción del sedimento periódico es mantener el deporte de pesca saludable y el forraje de las poblaciones de peces, y el plan parece estar funcionando. Se cree que la población de róbalo del Lago Toho está en un nivel superior, con aproximadamente 33 000 róbalos pescados por año. Desde la perspectiva de la pesca, una extracción del fondo tiene un beneficio extra, ya que concentra las poblaciones de peces para que sea fácil obtener una captura grande en un área limitada. No obstante, sin la habilidad directiva las poblaciones de peces del lago disminuirían rápidamente. Se sabe que la extracción del sedimento beneficiará las poblaciones de peces pero, ¿cómo afecta a las plantas y a la fauna nativas? La extracción periódica del sedimento y el dragado eliminan las plantas perjudiciales, pero también hacen difícil el establecimiento de plantas acuáticas nativas que los peces, la fauna y las aves acuáticas necesitan en su hábitat. Además, el Lago Toho, en su nivel inferior, desplaza el agua excedente al sur del lago en otros cuerpos de la cadena de lagos Kissimmee. Por desgracia, esto también provoca los problemas de exceso de nutrientes y plantas exóticas río abajo. Sin duda, la mejora del Lago Toho por razones de la pesca deportiva parece válida. Después de todo, si hay extracción del sedimento del Lago Toho la pesca disminuirá. Los resultados directos incluirían perder oportunidades para el turismo, como pescar y pasear en bote, lo cual representa un declive en la economía local. De momento, las personas están prestando ayuda para mantener el ecosistema del Lago Toho, ¿pero lo están haciendo por las razones correctas?

¿Qué piensa al respecto? 1. ¿Cómo se llegó al punto de realizar la extracción del sedimento? 2. Si usted practica la pesca deportiva, ¿los beneficios pesan más que los costos? Si usted es un contribuyente, ¿los beneficios pesan más que los costos? Cuando los presupuestos del Estado son reducidos, ¿qué tipo de prioridad daría usted a este proyecto? 3. El riesgo de impactar a los lagos río abajo (en especial al más grande, el Lago Okeechobee) es un costo de la extracción del fondo río arriba. Un grupo ambiental intentó detener la extracción del sedimento del Lago Toho por esta razón. No obstante, un juez del tribunal federal falló en contra del movimiento para detenerlo. ¿Cómo evaluar de manera justa las necesidades del Lago Toho en comparación con las de los lagos río abajo que reciben el agua liberada del Lago Toho? 4. Una rara especie de rana depende del lodo húmedo para una parte de su ciclo de vida. Por lo tanto, dragar los sedimentos del fondo y el lodo húmedo rompe el ciclo de vida de esta especie. ¿Qué tiene más prioridad, el róbalo o la rana? ¿La economía local y su pesca recreativa o la supervivencia de una especie?

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Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

Contenido del capítulo Objetivos Pensamiento científico El método científico Observación Cuestionamiento y exploración Formulación de hipótesis Comprobación de hipótesis Desarrollo de teorías y leyes

Límites de la ciencia Estructura de la materia Estructura atómica Naturaleza molecular de la materia Ácidos, bases y pH Materia orgánica e inorgánica Reacciones químicas Reacciones químicas en los seres vivos

Fundamentos de la energía Tipos de energía Estados de la materia Primera y segunda ley de la termodinámica

Implicaciones ambientales de flujo de energía Problema-análisis: Tecnología de los combustibles biológicos

Un acercamiento al medio ambiente

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Entender que la ciencia normalmente es confiable porque la información se recoge de una manera que requiere de una evaluación imparcial y la revisión continua. • Entender que la materia está formada por átomos que tienen una estructura subatómica específica, que incluye protones, neutrones y electrones. • Reconocer que cada elemento está formado por átomos que tienen un número específico de protones y electrones, y que los isótopos del mismo elemento pueden diferir en el número de neutrones.

1982 Los primeros transgénicos (genéticamente modificados) fueron plantas creadas como especímenes de laboratorio.

Sustancias químicas comunes de uso doméstico, pág. 66 1990 El Proyecto del Genoma Humano (HGP) inició con la meta de saber todo acerca de los genes humanos estimados (30 000 a 35 000), y hacerlos accesibles para un estudio biológico extenso. 1983 Siete países tenían programas para usar de manera eficaz la energía. 1983 Las ventas mundiales de lámparas fluorescentes compactas fueron de 32 millones de unidades.

• Reconocer que es posible combinar los átomos y que éstos se mantienen unidos por enlaces químicos para producir las moléculas. • Entender que al reestructurar los enlaces químicos resultan reacciones químicas que, a su vez, son asociadas con los cambios de energía. • Reconocer que la materia puede ser sólida, líquida o gaseosa, dependiendo de la cantidad de energía cinética contenida por las moléculas. • Comprender que la energía no se crea ni se destruye, pero cuando es convertida de una forma a otra, cierta cantidad es convertida en una forma menos útil. • Entender que la energía tiene diferentes calidades.

2003 Se plantaron cosechas de transgénicos en casi 60 millones de hectáreas (148 millones de acres) en 22 países en seis continentes. Estados Unidos, Argentina y Canadá fueron los tres países con mayor cantidad de hectáreas plantadas. 2003 El Proyecto 14 del cromosoma humano se completó en enero, y el HGP se terminó en abril.

2003 Son 46 los países que tienen programas de eficiencia de energía de los aparatos. 2003 Las ventas mundiales de lámparas fluorescentes compactas crecieron a 709 millones de unidades.

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Pensamiento científico Puesto que la ciencia ambiental involucra el análisis de datos, es útil entender cómo los científicos recolectan y evalúan la información. También es importante estudiar algunos principios químicos y físicos como un antecedente para evaluar los problemas ambientales. Una comprensión de estos principios científicos también le ayudará a apreciar los conceptos ecológicos en los capítulos que siguen. Al escuchar la palabra ciencia se crea una variedad de imágenes en la mente. Algunas personas consideran que es una palabra poderosa y se intimidan con ella; otros se confunden por los temas científicos y han desarrollado una creencia poco realista: que los científicos son individuos muy inteligentes, capaces de resolver cualquier problema. Hay quienes creen, por ejemplo, que la conservación de combustibles fósiles es innecesaria porque muy pronto los científicos “encontrarán” una fuente de energía de reemplazo. En forma similar, algunas personas aseguran que si el gobierno realmente quisiera, asignaría los fondos suficientes para permitir a los científicos encontrar una cura para el SIDA. Tales imágenes no retratan con precisión lo que es realmente la ciencia.

El método científico La ciencia es un proceso usado para resolver problemas o desarrollar una comprensión de la naturaleza, que incluye la comprobación de las posibles respuestas. La ciencia se distingue de otros campos de estudio por la manera en que el conocimiento es adquirido, en lugar del tema que se estudia. Este proceso se conoce como método científico, el cual es una manera de obtener información (los hechos) sobre el mundo, a fin de encontrar posibles soluciones a las preguntas, seguido por una rigurosa comprobación para determinar si las soluciones propuestas son válidas. Además, al usar el método científico, los investigadores hacen varias suposiciones fundamentales. Ellos presumen que: 1. Hay causas específicas para los eventos observados en el mundo natural. 2. Es posible identificar las causas. 3. Hay reglas generales o modelos para describir qué sucede en la naturaleza.

4. Cuando un evento ocurre de forma repetida es probable que se deba a la misma causa. 5. Lo que una persona percibe puede percibirse por otros; y 6. Las reglas fundamentales de la naturaleza aplican sin tener en cuenta dónde y cuándo ocurren. Por ejemplo, cuando observamos los relámpagos, sin lugar a dudas los asociamos con una tormenta. Según las suposiciones expuestas, damos una explicación sin tener en cuenta si aplica para todos los casos de relámpagos, sin importar dónde o cuándo ocurren y si todas las personas pudieran hacer las mismas observaciones. Se sabe, por las observaciones y experimentos científicos, que los relámpagos son causados por una diferencia en las cargas eléctricas, que su comportamiento sigue reglas generales que son iguales a las de la electricidad estática y que todo relámpago que ha sido observado siempre tiene la misma causa sin importar el lugar donde ocurra. El método científico requiere una búsqueda sistemática de la información, así como su comprobación y verificación continua para ver si las ideas anteriores todavía son soportadas por la nueva información. Si la nueva evidencia no es favorable, los científicos desechan o cambian sus ideas originales. Las ideas científicas sufren reevaluaciones, críticas y modificaciones constantes. El método científico comprende varios componentes que incluyen la observación cuidadosa, que lleva a plantear preguntas por los eventos observados para construir y probar las hipótesis. Para ello se requiere de una apertura a la nueva información e ideas, además de buena voluntad para someter las ideas propias escrutinio de otros. Detrás de todas estas actividades está la atención constante a la exactitud y la libertad del prejuicio. Sin embargo, el método científico no sólo es una serie inflexible de pasos que deben seguirse en un orden específico. La figura 4.1 muestra cómo se entrelazan estos pasos.

Observación La pregunta científica empieza a menudo con la observación de un evento. La observación ocurre cuando usamos nuestros sentidos (el olor, la vista, el oído, el sabor, el tacto) o una extensión de nuestros sentidos (el microscopio, una grabadora, la máquina de rayos X, el termómetro) para grabar un evento. La observación es más que un conocimiento ca-

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sual, ya que es posible oír un sonido o ver una imagen sin observarlo en realidad. Por ejemplo, ¿sabe qué música estaban tocando en el centro comercial? La oyó ciertamente, pero si es incapaz de decir a alguien más cuál era, usted no la “observó”. En cambio, si se hubiera preparado para observar la música que sería tocada, podría identificarla con gran facilidad. Cuando los científicos hablan sobre sus observaciones están refiriéndose al reconocimiento cuidadoso y reflexivo de un evento, no simplemente a una reseña casual. Los científicos se entrenan para mejorar sus habilidades como observadores, puesto que la observación cuidadosa es importante en todas las fases del método científico. Debido a que muchos de los instrumentos usados en las investigaciones científicas son complicados, existe la creencia de que la ciencia es increíblemente compleja, cuando en realidad, estas herramientas sofisticadas se utilizan para contestar preguntas que son relativamente fáciles de entender. Por ejemplo, un microscopio tiene varias perillas para girar y una fuente de iluminación especial. Se requiere de cierta habilidad para usarlo de manera apropiada, pero en esencia es una lupa elegante que permite ver objetos pequeños con más claridad. El microscopio ha permitido a los científicos que contesten algunas preguntas fundamentales como: ¿Hay organismos vivos en el agua del estanque? ¿Los organismos vivos se componen de subunidades menores? En forma similar, las pruebas químicas p ermiten determinar la cantidad de materiales específicos que están disueltos en el agua, la medición del pH permite determinar qué tan ácida o básica es una solución. Las dos son actividades simples, pero cuando no se está familiarizado con los procedimientos, los procesos parecen difíciles de entender.

Cuestionamiento y exploración Las observaciones con frecuencia llevan a la formulación de preguntas acerca de las observaciones. ¿Por qué pasó este evento? ¿Ocurrirá de nuevo en las mismas circunstancias? ¿Se relaciona con algo más? Algunas preguntas parecen ser una simple especulación, pero otras pueden inspirar una investigación extensa. La formulación de preguntas no es tan simple como parece, porque la manera en que se hacen las preguntas determinará cómo responderlas. Una pregunta que es demasiado amplia o compleja puede ser imposible de contestar; por consiguiente, se debe poner mucho esfuerzo en hacer de manera correcta la pregunta. En algunas situaciones, ésta pue-

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Comunicación con otros científicos

Realizar la observación

Hacer las preguntas

Formular la hipótesis

Adaptar a las teorías y leyes científicas actuales

Probar la hipótesis Desarrollar una nueva teoría o ley científica

Revisar la hipótesis

Figura 4.1 Elementos del método científico.

El método científico consiste en varios tipos de actividades. La observación de un fenómeno natural normalmente es el primer paso. A menudo, la observación lleva a las personas a realizar preguntas para intentar determinar por qué ocurrió el evento. Este interrogatorio es seguido por la construcción de una hipótesis que explica por qué ocurrió el fenómeno. Entonces, la hipótesis se prueba para ver si está fundamentada. Con frecuencia esto involucra la experimentación. Si la hipótesis no es válida, es modificada y probada en su nueva forma. Es importante que en todo momento los resultados se informen a la comunidad científica; para ello, se publican las observaciones de eventos inusuales, su motivo fundado y los resultados de experimentos que prueban las hipótesis. De vez en cuando, este método de indagaciones lleva al desarrollo de teorías que ligan muchos momentos de información en declaraciones amplias que establecen por qué suceden los eventos en la naturaleza y sirven para guiar el pensamiento futuro sobre un área específica de la ciencia. Las leyes científicas son declaraciones amplias que describen cómo suceden los eventos en la naturaleza.

de ser la parte que consume más tiempo del método científico; hacer la pregunta correcta es crítico para determinar la forma de buscar las respuestas. Por ejemplo, usted observa que los petirrojos comen las bayas de muchas plantas, pero evitan otras. En este caso podría hacer las siguientes preguntas: 1. ¿Los petirrojos detestan el sabor de algunas bayas? 2. ¿Los petirrojos comerán más de un tipo de baya si tienen opción entre dos tipos? Sin duda, la segunda pregunta es más fácil de contestar. Una vez que se toma una decisión sobre qué preguntar, los científicos exploran otras fuentes de conocimiento para obtener más información. Tal vez la pregunta ya fue contestada por alguien más, o varias posibles respuestas ya fueron rechazadas. Saber lo que otros ya han hecho ahorra tiempo. Este proceso normalmente involucra leer las publicaciones de ciencia apropiadas, explorar la información disponible en Internet o consultar a compañeros científicos interesados en el mismo campo de estudio. Aun si la pregunta particular no ha sido respondida, así que la literatura científica y otros científicos pueden proporcionar enfoques que lleven a una solu-

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ción. Después de explorar la literatura apropiada, se toma una decisión acerca de seguir o no explorando la pregunta. Si el científico todavía se intriga por la pregunta, se construye una hipótesis formal y el proceso de pregunta continúa a un nivel diferente.

Formulación de hipótesis La hipótesis es una declaración que proporciona una posible respuesta a una pregunta o la explicación de una observación que puede probarse. Una buena hipótesis debe ser lógica, responder a toda la información pertinente y actual que está disponible, permitir la predicción de eventos futuros que relacionan a las preguntas hechas y, por último, que sea comprobable. Además, si se tiene la opción de varias hipótesis que se contraponen, se debe usar la hipótesis más sencilla que tiene menos suposiciones. Así, para decidir qué preguntas son difíciles, la formación de una hipótesis requiere pensamiento muy crítico y la exploración mental. Si la hipótesis no responde de todos los hechos observados en la situación, arrojará dudas al trabajo y, por lo tanto, en la validez del trabajo científico en el futuro. Si una hipótesis no es comprobable o no es soportada por la evidencia, la explicación será sólo un rumor y su utilidad no irá más allá de una simple especulación.

Se debe tener presente que una hipótesis se basa en las observaciones e información obtenida de otras fuentes de conocimiento y predice cómo ocurrirá un evento bajo circunstancias específicas. Los científicos prueban la habilidad predictiva de una hipótesis para saber si la hipótesis es soportada o refutada. Si la hipótesis es objetada, ésta debe rechazarse y entonces construir una nueva. Sin embargo, cuando una hipótesis no se puede refutar, aumenta la confianza en ésta, pero no se demuestra que el fenómeno es real en todos los casos y durante todo el tiempo. La ciencia siempre permite indagar en ideas y sustituirlas por nuevas que describen mejor lo que conocemos de un punto particular. Es probable que una hipótesis alternativa en la que no se ha pensado explique la situación, o que usted no ha hecho las observaciones apropiadas para indicar que su hipótesis es errónea.

Comprobación de hipótesis La comprobación de una hipótesis puede tomar varias formas, por ejemplo, quizá considere la información pertinente que ya existe de una variedad de fuentes. En este caso, si usted visitó un cementerio y observó en las lápidas que un número extraordinario de personas de edades diferentes fallecieron en

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el mismo año, usted podría suponer que había una epidemia o un desastre natural fue lo que ocasionó las muertes. Consultar los informes de periódicos de ese año sería una buena manera de comprobar esta hipótesis. En otros casos, la hipótesis simplemente se comprueba mediante observaciones adicionales. Por ejemplo, al suponer que cierta especie de aves usó las cavidades de los árboles como lugares para construir nidos, sería conveniente observar muchas especies de aves, grabar los tipos de nidos y dónde los construyeron. Otro método común para comprobar una hipótesis incluye idear un experimento. Un experimento es en cierto modo la reproducción de un evento u ocurrencia que permita a un científico apoyar o refutar una hipótesis. En algunos casos esto es difícil porque un evento particular puede involucrar muchos acontecimientos separados llamados variables. El mejor diseño experimental es el que incluye un experimento controlado, en el cual dos grupos difieren de una sola manera. Por ejemplo, los peces que viven en ciertos ríos sufren de tumores en la piel y el hígado (la observación). Esto plantea la pregunta: ¿qué ocasiona los tumores? Muchas personas creen que los tumores son causados por químicos tóxicos que son liberados en los ríos por las plantas industriales (la hipótesis). Sin embargo, es posible que los tumores sean causados por un virus, por la exposición a sustancias naturales en el agua, o son el resultado de genes presentes en los peces. ¿Cómo podría diseñarse un experimento para comprobar la hipótesis de que los contaminantes industriales causan los tumores? En este caso sería conveniente extraer peces del río y ponerlos en dos grupos. Un grupo (grupo de control) se criará en un recipiente de paso con agua de río normal. El segundo grupo (grupo experimental) se criará en un recipiente idéntico con agua de instalaciones industriales. Se necesitará de un gran número de peces en ambos grupos. Este tipo de experimento se llama experimento controlado. Si el grupo experimental tiene un número mayor de peces con tumores que el grupo de control, alguna presencia en el agua de la planta es el motivo fundado de los tumores. Esto es cierto si los químicos presentes en el agua son ya conocidos como causantes de tumores. Después de que los datos son evaluados, se procede a publicar los resultados del experimento. Los resultados de un experimento bien diseñado deben apoyar o refutar una hipó-

tesis. Sin embargo, esto no siempre ocurre. A veces, los resultados de un experimento son inconclusos, lo cual significa que debe hacerse un nuevo experimento o que es preciso reunir más información. A menudo, es necesario tener grandes cantidades de información antes de tomar una decisión sobre la validez de una hipótesis. Es común que al público le parezca difícil entender por qué es necesario realizar los experimentos sobre muchos temas o repetirlos una y otra vez. El concepto de reproducibilidad es muy importante para el método científico. Debido a que no es fácil para los científicos eliminar el prejuicio inconciente, los investigadores independientes deben ser capaces de reproducir el experimento para ver si consiguen los mismos resultados. Para hacer esto, es necesario tener un documento escrito, completo y exacto para trabajar, lo cual significa que los científicos deben publicar los métodos y resultados de su experimento. Este proceso de publicar el trabajo para que otros lo examinen y critiquen es uno de los pasos más importantes en el proceso del descubrimiento científico. Si una hipótesis se considera confiable cuando es soportada por muchos experimentos y por diferentes investigadores.

Desarrollo de teorías y leyes Cuando existe un acuerdo amplio y general sobre un área de la ciencia, se conoce como una teoría o ley. Una teoría es una generalización ampliamente aceptada y creíble sobre los conceptos fundamentales de la ciencia que explica por qué suceden los eventos. Un ejemplo de una teoría científica es la teoría cinético molecular, la cual establece que toda materia está hecha de partículas diminutas que están en movimiento. Como puede verse, ésta es una declaración muy amplia y es el resultado de años de observación, interrogatorio, experimentación y análisis de datos. Como se tiene la seguridad de que la teoría explica la naturaleza de la materia, este concepto se utiliza para explicar por qué los materiales se dispersan en el agua o en el aire, por qué los materiales cambian de sólidos a líquidos, y por qué diferentes sustancias químicas actúan de manera recíproca durante las reacciones químicas. Las teorías son diferentes de las hipótesis. Una hipótesis proporciona una posible explicación a una pregunta específica; una teoría es un concepto amplio que concibe

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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cómo los científicos perciben el mundo y cómo idean sus hipótesis. Hay pocas teorías debido a que son extensas y unifican declaraciones. Sin embargo, sólo porque una teoría existe no significa que se detiene la comprobación. Cuando los científicos continúan obteniendo nueva información, pueden encontrar excepciones a una teoría e incluso, en raros casos, pueden refutar una teoría. Es importante reconocer que la palabra teoría a menudo se usa en muchos sentidos menos restrictivos. Con frecuencia se emplea incorrectamente para describir una idea vaga o una corazonada. Ésta no es una teoría en el sentido científico. Así, cuando vemos u oímos la palabra teoría, debemos mirar el contexto para ver si el portavoz o escritor está refiriéndose a una teoría en el sentido científico. Una ley científica es un hecho uniforme o constante de la naturaleza que describe sus sucesos. Un ejemplo de una ley científica es la ley de la conservación de la masa que establece que la materia no se crea o se pierde durante una reacción química. En cierto modo las leyes y teorías son similares; mientras que las leyes describen los sucesos, las teorías describen por qué ocurren. Las dos se han examinado repetidamente y se consideran como una excelente predicción de cómo se comporta la naturaleza.

Límites de la ciencia La ciencia es una herramienta poderosa para desarrollar una comprensión del mundo natural; no obstante, no es capaz de analizar la política internacional, decidir si los programas de planeación familiar deben instituirse, o evaluar la importancia de un bello paisaje. Estas tareas están más allá del alcance de la investigación científica, lo cual no significa que los científicos no pueden emitir un comentario sobre estas situaciones. A menudo lo hacen, pero no deben considerarse más conocedores de estos problemas sólo porque son científicos. Ellos saben más sobre aspectos científicos que de estos problemas, pero luchan con las mismas preguntas morales y éticas que enfrentan todas las personas y sus juicios en estas cuestiones pueden ser tan parciales como los de cualquier otra persona. Por consiguiente, las mayores diferencias de opinión sobre la importancia o valor de la información científica suelen existir entre legisladores, organismos de control, grupos de interés especial y miembros de organizaciones científicas.

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Sustancias químicas comunes de uso doméstico En la sociedad moderna se usan diferentes tipos de sustancias químicas. Un estudio en una casa típica probablemente revelaría las siguientes sustancias químicas inorgánicas:

Nombre común

Nombre químico

Sal de mesa

Cloruro de sodio, NaCl

Saborizante

Nitrato de potasio

Nitrato de potasio, KNO3

Preservativo

Bicarbonato de sodio

Bicarbonato de sodio, NaHCO3

Agente de fermentación

Amoniaco

Amoniaco, NH3

Desinfectante

Blanquedor

Hipoclorito de sodio, NaHClO

Blanquedor

Lejía

Hidróxido de sodio, NaOH

Limpiador del desagüe

Uso

Otros productos que usamos contienen mezclas de sustancias químicas inorgánicas. Los fertilizantes son buenos ejemplos, por lo general contienen un nitrato como el nitrato de amonio (NH4NO3), un compuesto de fósforo en forma de fosfato (PO43+) y potasio, en forma de óxido de potasio (K2O).

Es importante diferenciar entre los datos científicos colectados y las opiniones que los científicos tienen acerca del significado de los datos. Las formas científicas y las opiniones establecidas no siempre están apoyadas por el hecho, tal como ocurre con otras cuestiones. Aunque los científicos sean muy respetables, por lo general emiten opiniones que están en contradicción directa. Esto es evidente en especial en la ciencia ambiental, donde las predicciones sobre el futuro deben basarse

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Además, usamos una inmensa serie de sustancias químicas orgánicas: alcohol etílico en las bebidas alcohólicas, ácido acético en el vinagre, alcohol metílico para el combustible y bitartrato de potasio (ácido tartárico) para condimentar. También utilizamos diversas mezclas complejas de moléculas orgánicas en los condimentos, pesticidas, limpiadores y otras aplicaciones. La mayoría de nosotros sabe muy poco sobre las actividades de las moléculas que usamos. Muchas son peligrosas si las usamos de manera inadecuada. Por ejemplo, el fertilizante es venenoso, el hidróxido de sodio puede causar quemaduras severas y el blanqueador o el hidróxido de amonio en altas concentraciones daña la piel u otros tejidos. La disposición de sustancias químicas sin usar o no deseados en la casa es un problema. Muchos de ellos no deben depositarse debajo el fregadero sino que deben disponerse de tal manera que el material se convierta en productos inofensivos al estar guardados en un lugar seguro. Por desgracia, la mayoría de las personas no sabe qué hacer con las sustancias químicas no deseadas. Por esta razón, muchos fabricantes imprimen en los recipientes algunas advertencias del daño que puede causar, explicando cómo disponer de manera apropiada del producto sin usar y del recipiente que lo contiene. Además, muchas comunidades hacen esfuerzos para hacer una limpieza regular de residuos peligrosos de las casas, de manera que los voluntarios que conocen los volúmenes de tales productos ayudan a determinar cómo disponerlos apropiadamente.

en datos inadecuados o fragmentarios. El problema del cambio climático (detallado en el capítulo 17) es un ejemplo de esto. Es necesario reconocer que el conocimiento científico se utiliza para apoyar conclusiones tanto válidas como no válidas. Por ejemplo, las siguientes afirmaciones son verdaderas:

derna son tóxicos para los humanos y otros animales. 2. Se han descubierto pequeñas cantidades de compuestos químicos en algunos productos agrícolas. 3. Niveles bajos de algunos materiales tóxicos se han relacionado fuertemente con una variedad de enfermedades humanas.

1. Muchos tipos de compuestos químicos que son usados en la agricultura mo-

Esto no significa que todos los alimentos que son cultivados con el uso de sustancias quí-

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Principios ecológicos y su aplicación

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micas son menos nutritivos o peligrosos a la salud, o que los alimentos “cultivados orgánicamente” sean más nutritivos o saludables porque crecieron sin compuestos químicos agrícolas. La idea de que todo lo artificial es malo y lo natural es bueno es una visión muy limitada del asunto. Después de todo, muchas plantas como el tabaco, la hiedra venenosa y el ruibarbo contienen, en forma natural, materiales tóxicos; en tanto, el uso de fertilizantes químicos ha contribuido a la salud y bienestar de la población humana porque representa el uso de fertilizantes sobre un tercio del alimento cultivado en el mundo. Sin embargo, es apropiado cuestionar si el uso de compuestos químicos agrícolas siempre es necesario o si las cantidades de compuestos químicos agrícolas empleadas específicamente en los alimentos son peligrosas. Es fácil saltar a las conclusiones o confundir el hecho con la hipótesis, en particular cuando se generaliza la situación.

Estructura de la materia Ahora que ya se explicaron los métodos de la ciencia, es tiempo para explorar alguna información básica y las teorías sobre la estructura y función de varios tipos de materia. La materia es algo que ocupa espacio y tiene masa. El aire, el agua, los árboles, el cemento y el oro son ejemplos de materia. Como se estableció antes, la teoría cinético molecular es una teoría central que describe la estructura y actividad de la materia. Esta teoría establece que toda materia está formada por partículas diminutas que están en movimiento constante. Aunque los distintos tipos de materia tienen propiedades diferentes, todos son similares en su fundamento: todos se forman de uno o más tipos de subunidades menores llamadas átomos.

Estructura atómica Los átomos son subunidades fundamentales de la materia, que a su vez están formadas de protones, neutrones y electrones. En la naturaleza hay 92 tipos de átomos. Cada clase forma un tipo específico de materia conocido como un elemento. El oro (Au), el oxígeno (O2) y el mercurio (Hg) son ejemplos de elementos. Todos los átomos tienen una región central conocida como núcleo, el cual está compuesto de dos tipos de par-

tículas relativamente pesadas: partículas de carga positiva llamadas protones y partículas sin carga llamadas neutrones. Alrededor del núcleo del átomo está una nube de peso ligero y de movimiento rápido, unas partículas de carga negativa llamadas electrones. Los átomos de cada elemento difieren entre sí por el número de protones, neutrones y electrones presentes. Por ejemplo, un átomo de mercurio típico contiene 80 protones y 80 electrones; el oro tiene 79 de cada uno, y el oxígeno sólo ocho de cada uno. (Ver figura 4.2.) (En la contraportada se incluye una Tabla periódica de los elementos.) Todos los átomos de un elemento siempre tienen el mismo número de protones y electrones, pero el número de neutrones puede variar de un átomo al próximo. Los átomos del mismo elemento que difieren entre sí en el número de neutrones que contienen se llaman isótopos; por ejemplo, hay tres isótopos del elemento hidrógeno. Todos los átomos tienen un protón y un electrón, pero un isótopo de hidrógeno no tiene neutrón, uno tiene un neutrón y otro tiene dos neutrones. Estos isótopos se comportan químicamente igual, pero tiene masas distintas puesto que contienen diferentes números de neutrones. (Ver figura 4.3.)

+ + +

+

+ +

Núcleo

+ +

+

8 protones 8 neutrones 8 electrones

Figura 4.2 Diagrama de un átomo de oxígeno. La mayoría de los átomos de oxígeno están compuestos de un núcleo que contiene ocho protones con carga positiva y ocho neutrones sin carga. Además, ocho electrones con carga negativa se mueven en una nube alrededor del núcleo.

Naturaleza molecular de la materia La teoría cinético molecular establece que toda materia está formada por partículas diminutas que están en movimiento constante. Sin embargo, hay varios géneros de estas diminutas partículas. En algunos casos, los átomos actúan como partículas individuales. En otros casos, los átomos se unen químicamente para formar unidades estables llamadas moléculas. En otros casos fijos, los átomos o las moléculas aceptan o ceden electrones para cargarse eléctricamente, estas partículas son llamadas iones. Los átomos o moléculas que pierden electrones se cargan positivamente porque tienen más protones (+) que electrones (–). Aquellos que aceptan electrones tienen más electrones (–) que protones (+) y se cargan negativamente. Los iones con carga opuesta se atraen entre sí y pueden formar unidades estables similares a las moléculas; sin embargo, por lo general se dividen en sus iones individuales cuando se disuelven en agua. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) está compuesto de iones de sodio (Na+) y iones de cloruro (Cl–). Es un material blanco y cristalino cuando está seco,

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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Nube de electrones

Figura 4.3 Isótopos de hidrógeno. a) La forma más común de hidrógeno es el isótopo que es 1 UMA. Está compuesto de un protón y ningún neutrón. b) El isótopo deuterio es 2 UMA y tiene un protón y un neutrón. c) El Tritio, 3 UMA, tiene dos neutrones y un protón. Cada uno de estos isótopos de hidrógeno también tiene un electrón, pero como la masa de un electrón es tan pequeña, los electrones no contribuyen en forma significativa a la masa medida en UMA. En la Tierra hay tres isótopos de hidrógeno, pero el que ocurre con más frecuencia tiene 1 UMA y normalmente se llama hidrógeno. La mayoría de los científicos usan el término hidrógeno en un sentido genérico, es decir, el término no es específico pero podría referirse a cualquiera o a todos estos isótopos.

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pero se separa en iones individuales cuando se adiciona en agua. Cuando dos o más átomos o iones están químicamente enlazados, se forma una nueva clase de materia llamada compuesto. Aunque por lo general se encuentran sólo 92 tipos de átomos, hay millones de tipos de átomos que pueden combinarse para formar compuestos. El agua (H2O), el azúcar común (C12H22O11), el cloruro de sodio (NaCl), y gas metano (CH4) son ejemplos de compuestos. Muchos otros géneros de materia son mezclas, es decir, combinaciones físicas en cualquier proporción de átomos, iones o moléculas. La miel es una mezcla de varios azúcares y agua; el concreto es una mezcla de cemento, arena, grava y varillas de refuerzo; y el aire es una mezcla de varios gases de los cuales los más comunes son el nitrógeno y el oxígeno. La tabla 4.1 resume varios tipos de materia y las subunidades de las cuales están formadas.

Tabla 4.1

Relación entre los tipos de subunidades encontradas en la materia

Categoría de la materia Subunidades Partículas subatómicas

Elementos

Compuestos

Mezclas

Características

protones

Carga positiva Localizado en el núcleo del tomo neutrones No tiene carga Localizado en el núcleo del átomo electrones Carga negativa Localizado fuera del núcleo del átomo átomos Los átomos de un elemento están compuestos de arreglos específicos de protones, neutrones y electrones. Los átomos de elementos distintos difieren en el número de protones, neutrones y electrones presentes. moléculas o iones Los compuestos están formados de dos o más átomos o iones químicamente enlazados. Compuestos diferentes contienen átomos o iones específicos en proporciones específicas. átomos, moléculas o iones Las partículas moleculares en las mezclas no son químicamente enlazadas. El número de géneros de partículas moleculares es inconstante.

Ácidos, bases y pH Los ácidos y las bases son dos clases de compuestos que son de interés especial. Sus características son determinadas por la naturaleza de sus enlaces químicos. Cuando los ácidos se disuelven en agua, los iones de hidrógeno (H+) son liberados. Un ion de hidrógeno es positivo porque ha cedido su electrón y ahora tiene sólo la carga positiva de su protón. Por lo tanto, un ion de hidrógeno es un protón. Un ácido es cualquier compuesto que produce iones de hidrógeno (protones) cuando está en solución acuosa. Algunos ejemplos familiares de ácidos comunes son el ácido sulfúrico (H2SO4) en las baterías de automóviles y el ácido acético (HCH2COOH) en el vinagre. Una base es lo contrario de un ácido, el cual acepta iones de hidrógeno en la solución. Muchas bases comunes producen iones de hidróxido (OH–). Este ion está compuesto de un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno que están enlazados pero tienen un electrón adicional. El ion de hidróxido tiene carga negativa y es una base porque acepta iones de hidrógeno en la solución para formar agua (H+ + OH– 씮 H2O). Una base muy fuerte que a menudo se usa en los limpiadores de hornos es el hidróxido de sodio (NaOH). A veces las personas se refieren a una base como un álcali y a sus soluciones se les conoce como soluciones alcalinas. La concentración de una solución ácida o base está dada por un número llamado pH. La escala de pH es una medida de concentración de iones de hidrógeno. Sin embargo, la escala

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de pH es diferente de lo que se podría esperar. Primero, es una escala recíproca ya que el pH más bajo, corresponde al mayor número de iones de hidrógeno presente. Segundo, la escala es logarítmica ya que mide una diferencia entre dos pH consecutivos en realidad es una diferencia de 10 veces. Por ejemplo, un pH de 7 indica que la solución es neutra y tiene un número igual de iones de H+ que OH–, pero un pH de 6 significa que la solución tiene 10 veces más iones de hidrógeno que los que habría en un pH de 7. Como el número de iones de hidrógeno de la solución se incrementa, el pH disminuye. Un número superior que siete indica que la solución tiene más OH– que H+. Como el número de iones de hidróxido se incrementa, el pH se vuelve más grande. En un pH superior hay mayor concentración de iones hidróxido. (Ver figura 4.4.)

Los organismos vivos contienen moléculas de compuestos orgánicos. Deben fabricar compuestos orgánicos de los inorgánicos o modificar los compuestos orgánicos que obtienen al comer material orgánico. Por lo general, los enlaces químicos en las moléculas orgánicas contienen una cantidad grande de energía química que puede liberarse cuando los enlaces se rompen y se producen nuevos compuestos inorgánicos. La sal, el agua, los metales, la arena y el oxígeno son ejemplos de materia inorgánica. Mientras que los azúcares, las proteínas y las grasas son ejemplos de compuestos orgánicos que producen y usan los organismos vivos. El gas natural, el aceite y el carbón son ejemplos de sustancias orgánicas producidas originalmente por organismos vivos pero que fueron modificadas por los procesos geológicos.

Materia orgánica e inorgánica

Reacciones químicas

La materia orgánica e inorgánica se distinguen por un hecho: la materia orgánica consiste de moléculas que contienen átomos de carbono que por lo general se unen para formar cadenas o anillos. Por consiguiente, las moléculas orgánicas pueden ser muy grandes. Existen muchos géneros diferentes de compuestos orgánicos. Los compuestos inorgánicos, por lo general, consisten en moléculas pequeñas y combinaciones de iones y existen relativamente pocos géneros.

Cuando los átomos o iones se combinan para formar compuestos se unen por enlaces químicos, como en la molécula de agua de la figura 4.5. Los enlaces químicos son las fuerzas de atracción entre los átomos que son el resultado de la interacción de sus electrones. Cada enlace químico contiene cierta cantidad de energía. Cuando los enlaces químicos son rotos o formados, ocurre una reacción química. Durante las reacciones químicas, la cantidad de energía dentro del

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Principios ecológicos y su aplicación

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enlace químico cambia. Si el enlace químico en los nuevos compuestos tiene menos energía química que el compuesto anterior, una parte de la energía se libera como calor y luz. Estos tipos de reacciones se llaman reacciones exotérmicas. En otros casos, el enlace químico recientemente formado contiene más energía que la que estaba presente en los compuestos formados. Tales reacciones se llaman reacciones endotérmicas. Para que éstas ocurran, la energía adicional debe venir de una fuente externa. Un ejemplo común de una reacción exotérmica es el quemado de gas natural. El ingrediente primario en el gas natural es el compuesto llamado metano. Cuando el metano y el oxígeno se mezclan y una pequeña cantidad de energía se usa para empezar la reacción, los enlaces químicos del metano y del oxígeno (los reactivos) se reestructuran para formar dos compuestos diferentes, el dióxido de carbono y el agua (los productos). En este tipo de reacción, los productos tienen menos energía que los reactantes. La energía sobrante es liberada como luz y calor. (Ver figura 4.6.) En cada reacción, la cantidad de energía en los reactivos y en los productos puede compararse y considerar las diferencias como una pérdida o ganancia de energía. Incluso las reacciones exotérmicas requieren de una pequeña cantidad de energía para conseguir que inicie. Esta energía inicial es llamada energía de activación. En ciertos casos, la cantidad de energía de activación requerida para iniciar la reacción se reduce por el uso de un catalizador. Un catalizador es una sustancia que altera la rapidez de una reacción, pero el propio catalizador no es consumido o alterado en el proceso. Los catalizadores se usan en convertidores catalíticos, los cuales son adheridos en los sistemas de escape de los automóviles. El propósito del convertidor catalítico es provocar la combustión más completa del combustible, produciendo así menos contaminación atmosférica. La mayoría de los materiales que el motor no quema completamente requieren temperaturas altas para reaccionar; pero, con la presencia de catalizadores estas reacciones pueden ocurrir a temperaturas más bajas. Las reacciones endotérmicas requieren recibir energía para ocurrir. Por ejemplo, al combinar gas de nitrógeno y gas de oxígeno se forma el óxido nitroso (O2 + N2 + calor 씮 2NO). Otra reacción endotérmica importante es el proceso de fotosíntesis que se discute en la sección “Reacciones químicas en los seres vivos”.

Tomates Agua destilada Chícharos

Ácido sulfúrico Jugo de limón

Bórax

Salmuera amarga

0

1

2

3

4

5

Lejía

Bicarbonato de sodio

Frijoles

6

7

8

Lima

9

10

11

12

13

14

Más básico Neutral Más ácido

Figura 4.4 La escala de pH.

La concentración de ácido es más grande cuando el pH es más bajo. Cuando aumenta el pH, la concentración de la base aumenta. En un pH de 7.0, las concentraciones de H+ y OH– son iguales. Normalmente decimos que cuando el pH es menor, la solución se vuelve más ácida. Además, cuando el pH es más grande, la solución se vuelve más básica o alcalina.

Enlaces

H

H O

Figura 4.5 Molécula de agua.

Una molécula de agua consiste en un átomo de oxígeno enlazado a dos átomos de hidrógeno. La molécula no es simétrica y los átomos de hidrógeno no están en los lados opuestos del átomo de oxígeno.

Metano

+

Oxígeno

CH4

+

2O2

Dióxido de carbono + Agua + Calor + Luz

CO2 + 2H2O + Calor + Luz

H H

C

O H+

2 [O

O]

H

O

C

O + 2

+ Calor + Luz HH

Figura 4.6 Una reacción química.

Cuando el metano se quema los enlaces químicos se reestructuran y son dispuestos de otro modo, mientras que la energía del enlace químico es liberada como luz y calor. Los mismos átomos están presentes en los reactantes como en los productos, pero se encuentran enlazados de maneras diferentes, produciendo moléculas de nuevas sustancias.

Reacciones químicas en los seres vivos Los organismos vivos se construyen de células compuestas de materia orgánica e in-

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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Amoníaco

orgánica en arreglos muy específicos. Las reacciones químicas que ocurren en los organismos vivos son reguladas por moléculas de proteína llamadas enzimas, que funcionan para reducir la energía de activación necesa-

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energía luminosa

6CO2 ⫹ 6H2O ⎯⎯⎯⎯→ C6H12O6 ⫹ 6O2 en cloroplastos

Dióxido de carbono

⫹Agua 씮 Azúcar ⫹ Oxígeno

Las moléculas de pigmento verde, como la clorofila, se encuentran en estructuras celulares llamadas cloroplastos. La clorofila es responsable de atrapar la energía de la luz del sol que es necesaria en el proceso de fotosíntesis. Por consiguiente, la fotosíntesis tiene lugar en las porciones verdes de la planta, que normalmente son las hojas. (Ver figura 4.7.) Las moléculas orgánicas producidas por la fotosíntesis pueden usarse como una fuente de energía por las plantas y por organismos que comen plantas. La respiración involucra el uso de oxígeno atmosférico para convertir las moléculas grandes, orgánicas (azúcares, grasas y proteínas) en moléculas menores, inorgánicas (dióxido de carbono y agua). Este proceso libera energía que los organismos pueden usar. C6H12O6 ⫹ 6O2

6CO2 ⫹ 6H2O ⫹ Energía

Azúcar ⫹ Oxígeno Dióxido de carbono ⫹ Agua ⫹ Energía

(Ver figura 4.8.) Todos los organismos deben tener alguna forma de respiración, puesto que necesitan de una fuente de energía para mantener la vida.

Fundamentos de la energía La sección “Reacciones químicas en los seres vivos” empezó con una descripción de

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Energía solar

Dióxido de carbono Dióxido (CO2) recibido a través de + Agua de la superficie carbono de las hojas

Clorofila

Oxígeno (O2) Azúcar + Oxígeno existe a través de la superficie de las hojas

be ci

gua (H O) El a a trav2é es abs s de los orbid tall a p os o de r la las raí ho z y ja se (C6H12 O r a s c re 6) e azú l sa E lm

ria para iniciar las reacciones. Las enzimas son importantes puesto que se requieren temperaturas altas para iniciar estas reacciones sin que las enzimas destruyan los organismos vivos. Se colocan muchas enzimas de tal manera que cooperan controlando una cadena de reacciones, como en la fotosíntesis y la respiración. La fotosíntesis es el proceso que utilizan las plantas para convertir el material inorgánico en la materia orgánica con la ayuda de energía luminosa. La energía luminosa habilita las moléculas inorgánicas menores (agua y anhídrido carbónico) para convertirlas en moléculas orgánicas de azúcar. En el proceso es liberado oxígeno molecular.

a

e da a n ce

ar nl

aíz

Figura 4.7 Fotosíntesis.

Esta reacción es un ejemplo de que se requiere de una recepción de energía (la luz del sol) para combinar las moléculas de baja energía (CO2 y H2O) para formar el azúcar (C6H12O6) con una cantidad mayor de energía del enlace químico. También se produce el oxígeno molecular (O2).

materia, en la que se usó el concepto de energía para describir enlaces químicos, reacciones químicas y movimiento molecular. Esto es porque la energía y la materia son inseparables. Es difícil describir una sin la otra. La energía es la capacidad de producir trabajo. El trabajo se hace cuando un objeto se mueve a través de una distancia, lo cual incluso ocurre a nivel molecular.

caza una pelota. En contraste, la energía potencial es la que tiene la materia debido a su posición con respecto a un punto de referencia. El agua detrás de un dique tiene energía potencial en virtud de su posición elevada. (Ver figura 4.9.) Un electrón movido a una posición alejada del núcleo ha incrementado la energía potencial debido a la distancia aumentada entre el electrón y el núcleo.

Tipos de energía

Estados de la materia

Hay varios tipos de energía. El calor, la luz, la electricidad y la energía química son las formas más comunes. La energía involucrada en el movimiento de los objetos se llama energía cinética. Las moléculas que se mueven en el aire tienen energía cinética, como la corriente de agua en declive o un perro que

Dependiendo de la cantidad de energía presente, la materia se encuentra en tres estados comunes: sólida, líquida o gaseosa. La naturaleza física de la materia se modifica cuando ocurre un cambio en la cantidad de energía cinética que contienen sus partículas moleculares, pero la naturaleza química de la materia

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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El dióxido de carbono (CO2) sale a través de la respiración

Oxígeno (O2) entra a través de la respiración

Oxígeno + Moléculas orgánicas

Dióxido de carbono + Agua + Energía

Agua (H2O) existe en varias formas

Las moléculas orgánicas (C6H12O6) entran como alimento

Primera y segunda ley de la termodinámica La energía se usa para el crecimiento, la reproducción, el movimiento, etcétera.

Figura 4.8 Respiración. La respiración involucra la descarga de energía de las moléculas orgánicas cuando reaccionan con el oxígeno. Además de proporcionar energía en una forma utilizable, la respiración produce dióxido de carbono y agua.

y el género de reacciones químicas que experimentará permanecen iguales. Por ejemplo, el vapor de agua, el agua líquida, y el hielo tienen la misma composición química, pero difieren en el arreglo y actividad de sus moléculas. La cantidad de energía cinética que tienen las moléculas, determina qué tan rápido se mueven. (Ver figura 4.10.) En los sólidos, las partículas moleculares tienen una energía cinética pequeña, y vibran encontrándose muy cerca una de otra. En los líquidos, las partículas tienen más energía cinética que los sólidos, están más alejadas entre sí, ruedan, caen y fluyen una sobre otra. En los gases, las partículas moleculares se mueven rápido y están muy separadas. Todas las modificaciones que ocurren en la

naturaleza física de una sustancia son debidos a cambios de energía. La energía se agrega o elimina en forma de calor. Cuando dos formas de materia tienen temperaturas diferentes, la energía calorífica fluirá de una con mayor temperatura a una con temperatura más baja. La temperatura del objeto más frío aumenta mientras disminuye la del objeto más caliente. Esto se experimenta siempre que se toca un objeto frío o caliente. Este fenómeno es referido como una transferencia de calor sensible. Cuando la energía calorífica se usa para cambiar el estado de la materia de sólido a líquido se refiere a su punto de fusión, o si el cambio es de líquido a gas se refiere a su punto de ebullición, el

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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calor se transfiere pero la temperatura de la materia no cambia. Esto se llama una transferencia de calor latente. Este efecto se experimenta cuando el agua de la piel se evapora, ya que el cuerpo proporciona el calor necesario para convertir el agua líquida a vapor de agua. Mientras la temperatura del agua no cambia, sí lo hace el estado físico del agua. El calor que se transfirió al agua le hizo evaporarse, y su cuerpo se refrescó. Cuando las sustancias cambian de gas a líquido a punto de ebullición se llama condensación o si el cambio es de líquido a sólido, está referido a su punto de congelación o solidificación, en este momento hay una liberación de calor sin que ocurra un cambio en la temperatura.

La energía existe en varias formas diferentes, y es posible convertir una forma de energía en otra. Sin embargo, la cantidad total de energía permanece constante. La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma de una forma a otra. Desde una perspectiva humana, algunas formas de energía son más útiles que otras. En la actualidad se hace un uso extenso de la energía eléctrica para una variedad de propósitos, pero la presencia de energía eléctrica en la naturaleza es muy pequeña. Por consiguiente, es necesario convertir otras formas de energía en energía eléctrica. Al transformar la energía de una forma a otra, se pierde alguna energía útil. Ésta es la segunda ley de la termodinámica. La energía que no puede usarse para realizar trabajo útil se llama entropía. Por lo tanto, otra manera de establecer la segunda ley de la termodinámica es decir que cuando la energía se convierte de una forma a otra, aumenta la entropía. Una manera alternativa de percibir la idea de la entropía es que ésta es una medida de desorden y que la cantidad de desorden (entropía) por lo general aumenta cuando las conversiones de energía tienen lugar. Sin lugar a dudas, es posible generar el orden mayor en un sistema (los organismos vivos son un buen ejemplo de casos ordenados), pero cuando los organismos se ordenan de manera más favorable, el desorden de los ambientes debe aumentar. Por ejemplo, los organismos vivos liberan el calor a sus ambientes. Es importante entender que cuando la energía se convierte de una forma a otra, no hay pérdida total de energía, pero hay una pérdida de energía útil. Por ejemplo, pueden que-

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Figura 4.9 Energía cinética y potencial. La energía cinética y la energía potencial son interconvertibles. Así, la energía potencial que posee el agua detrás de un dique se convierte a energía cinética cuando el agua fluye a un nivel más bajo.

Líquido (agua) 1. Las moléculas tienen energía cinética moderada. 2. Las moléculas están muy cercanas. 3. Las moléculas se atraen entre sí. 4. Las moléculas intercambian lugares.

Gas (vapor de agua) 1. Las moléculas tienen energía cinética alta. 2. Las moléculas están alejadas. 3. Las moléculas tienen pequeña atracción entre 4. Las moléculas intercambian lugares.

Sólido (hielo) 1. Las moléculas tienen energía cinética baja. 2. Las moléculas están muy cercanas. 3. Las moléculas se atraen entre sí. 4. Las moléculas vibran en su lugar, no intercambian lugares.

Figura 4.10 Estados de la materia. La materia existe en uno de tres estados, dependiendo de la cantidad de energía cinética que tienen las moléculas. La cantidad de energía es superior, la distancia entre las moléculas es mayor y el grado de libertad de movimiento es mayor.

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marse carbones que contienen energía química en una planta de generación energía eléctrica. El calor del carbón ardiente se usa para calentar el agua y generar vapor, el cual se desvía a las turbinas que generan electricidad. En cada paso del proceso se pierde alguna energía de calor del sistema. Por consiguiente, la cantidad de energía útil (electricidad) que viene de la planta es mucho menor que la cantidad total de energía química presente en el carbón que se quemó. (Ver figura 4.11.) Dentro del universo, la energía continuamente está siendo convertida de una forma a otra. Las estrellas convierten la energía nuclear en calor y luz. Los animales transforman la energía potencial química del alimento en energía cinética que les permite moverse. Las plantas convierten la energía de la luz del sol en energía de enlace químico de moléculas de azúcar. En cada uno de estos casos se produce alguna energía que no puede hacer el trabajo útil. En general, lo anterior está en forma de calor disipado a los ambientes.

Implicaciones ambientales del flujo de energía El calor producido cuando ocurre la conversión de energía se disipa a lo largo del universo. Ésta es una experiencia común, ya que todos los mecanismos y organismos vivos que manipulan la energía liberan calor. También es verdad que la materia organizada tiende a volverse más desordenada a menos que una fuente externa de energía esté disponible para mantener el arreglo ordenado. Las casas se convierten en ruinas, los automóviles se oxidan y los aparatos salen de circulación a menos que se les dé mantenimiento. En realidad, todos estos fenómenos involucran la liberación de calor. Los organismos que descomponen la madera en nuestras casas liberan calor. La reacción química que causa oxidación libera calor. La fricción, ocasionada por el movimiento de las partes de una máquina una contra otra, genera calor y provoca el desgaste de las partes. Al final, los arreglos ordenados de la materia, como vestir, los automóviles o los organismos vivos se desordenan, es decir, hay un incremento de la entropía. En el futuro, los objetos no vivos se consumen y los organismos vivos se mueren y se descomponen. Este proceso de volverse más desordenado coincide

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Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:46:50 PM

con el flujo constante de energía hacia una forma de calor diluida. Este calor disipado, de calidad inferior tiene escaso valor para nosotros, puesto que somos incapaces de usarlo. Es importante entender por qué algunas formas de energía son más útiles para nosotros que otras. Algunas formas, como la energía eléctrica, son de calidad superior porque se usan fácilmente para realizar una variedad de acciones útiles. Otras formas, como el calor en el agua del océano, son de calidad inferior porque no sirven para propósitos útiles. Aunque la cantidad total de energía de calor en el océano es mucho mayor que la cantidad total de energía eléctrica en el mundo, puede hacerse poco trabajo útil con la energía de calor en el océano porque es de calidad inferior. Por consiguiente, no es tan valiosa como otras formas de energía que trabajan para nosotros. La razón de que el calor del océano sea de poco valor se relaciona con la escasa diferencia de temperatura entre dos fuentes de calor. Cuando dos objetos difieren en temperatura, el calor fluirá del objeto más caliente al más frío. La diferencia de temperatura mayor hace el trabajo más útil. Por ejemplo, el combustible fósil de las plantas de generación quema combustible para calentar el agua y convertirla a vapor. El vapor de alta temperatura entra en la turbina, mientras que el agua fría condensa el vapor que deja pasar a la turbina. Esta pronunciada pendiente de temperatura también proporciona una pronunciada pendiente de presión, tal como los flujos de energía de calor de vapor a agua fría que hacen que una turbina genere electricidad. Debido a que la temperatura media del océano no es alta, y es difícil encontrar otro objeto que tenga una temperatura más baja, resulta muy complicado usar el gran calor contenido en el océano para producir un trabajo útil para nosotros. Estos factores cuantitativos y cualitativos también son evidentes en la energía expendida por un arroyo, tal como el agua que corre en declive, ya que una cuesta pronunciada consume la mayor cantidad de energía por kilómetro de longitud. Si no hay algún punto a lo largo del arroyo donde la cuesta es muy pronunciada, el arroyo tiene energía de buena calidad, porque ésta es disipada en toda la longitud del arroyo. Para hacer que el arroyo sea una fuente de energía de calidad superior (concentrada), el agua se represa y luego se deja caer a una distancia larga. Esto significa que dejará mucha de su energía a una distancia corta. Al represar, la cantidad de energía no cambia pero la calidad sí. El

Pérdida de calor

Pérdida de calor

Figura 4.11 Segunda ley de la termodinámica. Siempre que la energía es convertida de una forma a otra, se pierde parte de la energía útil, normalmente en forma de calor. La conversión de combustible a electricidad produce calor que se pierde en la atmósfera. Cuando la electricidad se mueve a través del cable, la resistencia genera algún calor adicional. Cuando la electricidad se convierte para encender una bombilla, también se produce calor. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, todos estos pasos producen calor de buena calidad. trabajo debe hacerse siempre que la energía de buena calidad se convierta a energía de calidad superior. Es importante entender que la energía de calidad inferior, desde nuestro punto de vista, todavía tiene importancia para el mundo actual. Por ejemplo, la distribución de energía de calor en el océano tiende a moderar la temperatura de los climas costeros, contribuye a deteriorar los modelos y causa corrientes del océano que, en muchos sentidos, son sumamente importantes. También es importante reconocer que a veces se crean nuevas maneras de convertir la energía de buena calidad a energía de calidad superior. Por ejemplo, si las plantas generadoras se localizan en una urbe, es posible usar el calor residual de las plantas de generación para calentar la ciudad. En años recientes, los científicos hicieron importantes mejoras en las turbinas de viento y las celdas fotovoltaicas que, a bajo costo permiten convertir la luz de buena calidad o el viento a electricidad de calidad superior.

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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Planta de potencia

Pérdida de calor

Desde el punto de vista de los sistemas ecológicos, organismos como las plantas hacen la fotosíntesis y logran convertir la energía luminosa de buena calidad a la energía química de calidad superior en las moléculas orgánicas que producen. En el futuro, usarán esta energía almacenada para sus necesidades, o será utilizada por algún otro organismo que se ha comido la planta. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, todos los organismos, incluso los humanos, están en el proceso de convertir la energía de calidad superior en energía de calidad inferior. La liberación de calor se produce cuando la energía del enlace químico en el alimento es convertida en la energía que se necesita para mover, crecer o responder. El proceso en el que los organismos liberan la energía del enlace químico del alimento es conocido como respiración celular. Desde el punto de vista de la energía, es comparable al proceso de combustión, que consiste en quemar combustible para obtener calor, luz o alguna otra forma de energía útil. La eficiencia

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de la respiración celular es relativamente alta: alrededor de 40% de la energía contenida en el alimento es liberada en una forma útil. El resto es disipado como calor de buena calidad. La tabla 4.2 lista las eficiencias de muchos sistemas comunes de conversión de energía. Una consecuencia infortunada de la conversión de energía es la contaminación, ya que el calor perdido de más conversiones de energía es un contaminante. Por ejemplo, el uso de los frenos para detener los automóviles produce contaminación; las emisiones de las plantas de generación contaminan. Todos estos ejemplos ilustran el efecto de la segunda ley de la termodinámica. Si cada individuo en la Tierra usara menos energía, habría menos calor residual y otras formas de contaminación que producen la conversión de energía. La cantidad de energía en el universo es limitada y sólo una pequeña porción es de calidad superior. El uso de energía de calidad superior disminuye la cantidad de

Tabla 4.2

Sistema de conversión de energía

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% eficiencia*

Motor eléctrico Planta de generación hidroeléctrica Horno de petróleo de casa Máquina de motor de reacción Planta de generación de vapor Motor diesel Lámpara fluorescente Motor automovilístico (gasolina) Lámpara incandescente

95 85 65 55 47 45 40 25 10

*Eficiencia con que la energía de generación o fuente de combustible se convierte a una forma útil. Fuente: Datos tomados de varias fuentes.

energía útil disponible cuando se genera más calor de calidad superior. Todos los aspectos de la vida al igual que todas las actividades

La ciencia es un método de recolectar y organizar la información. Incluye la observación, hacer preguntas, explorar las fuentes alternativas de información, la formulación de hipótesis, la comprobación de la hipótesis y, por último, la publicación de los resultados para que otros los evalúen. Una hipótesis es una predicción lógica sobre cómo funcionan las cosas, debe estar fundamentada en toda la información conocida y ser comprobable. El proceso de la ciencia hace énfasis en que ésta sea cuidadosa, imparcial y confiable en la manera de reunir y evaluar la información. Con frecuencia, esto implica conducir los experimentos para comprobar la validez de una hipótesis. Si una hipótesis es incorporada en una teoría cuando, de forma repetida, es soportada por la suma de nuevos hechos. Una teoría es una generalización amplia presentada por escrito que es aceptada, que liga grandes cuerpos de información y explica por qué suceden los eventos. En forma similar, una ley es una declaración amplia que describe lo que sucede en la naturaleza. La unidad fundamental de la materia es el átomo, el cual está formado de protones y neutrones en un núcleo rodeado por una nube de electrones en movimiento. El número de protones para cualquier tipo de átomo es constante, pero el número de neutrones en átomos diferentes del mismo tipo de átomos puede variar. El número de electrones es igual al número de protones. Los protones tienen una carga positiva, mientras que a los neutrones les falta carga, y los electrones tienen una carga negativa. Las moléculas son unidades formadas por una combinación de dos o más átomos enlazados entre sí. Los enlaces químicos son atracciones

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Eficiencias aproximadas de algunos sistemas de conversión

están sujetos a estos principios físicos, que son descritos por la primera y segunda ley de la termodinámica.

físicas entre átomos que resultan de la interacción de sus electrones. Cuando los enlaces químicos están rotos o formados ocurre una reacción química y la cantidad de energía dentro de los enlaces químicos cambia. Para que las reacciones químicas inicien se requiere de la energía de activación. La materia que se compone de un sólo tipo de átomo se conoce como elemento. En cambio, la materia que está conformada por unidades pequeñas que contienen diferentes tipos de átomos unidos en proporciones específicas es conocida como compuesto. Por último, cuando un átomo o molécula ha aceptado o cedido un electrón y tiene una carga eléctrica se conoce como ion. La materia se encuentra en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Estos tres difieren en la cantidad de energía de las unidades moleculares y la distancia entre ellas. La energía cinética es la energía contenida en los objetos en movimiento; mientras que la energía potencial es la energía que tiene el objeto debido a su posición con respecto a un punto de referencia. La primera ley de la termodinámica establece que la cantidad de energía en el universo es constante, que la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma. La segunda ley de la termodinámica establece que cuando la energía se convierte de una forma a otra, se pierde alguna energía útil (la entropía aumenta). Algunas formas de energía son más útiles que otras y la calidad de energía determina cuánto trabajo útil se logra al consumirse. Las fuentes de calor de baja temperatura son de calidad pobre puesto que no sirven para realizar trabajo útil.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Problema-análisis Tecnología de los combustibles biológicos Cuando Rudolf Diesel diseñó su prototipo de motor diesel hace casi un siglo, lo ejecutó con aceite de cacahuate. El invento previó que ese motor de diesel operaba con una variedad de aceites vegetales. Pero cuando el combustible diesel basado en petróleo se consolidó en el mercado, se volvió el combustible preferido porque era barato, bastante eficaz y fácil de conseguir. Hoy, sin embargo, debido al problema de la diversificación de los recursos de combustible en Estados Unidos y las preocupaciones sobre el potencial cambio climático global, existe un mayor ímpetu para desarrollar el biodiesel como una alternativa al diesel de petróleo. El biodiesel está hecho de forraje de ganado que adquiere el anhídrido carbónico de la atmósfera; por lo tanto, al usarlo no se agrega anhídrido carbónico neto a la atmósfera, lo cual es importante para reducir el incremento del efecto invernadero. Cuando Henry Ford diseñó su automóvil de Modelo T en 1908, utilizó el etanol que, hecho de recursos renovables, se convirtió en el combustible de mayor uso. La Standard Oil Company comercializó en el área de Baltimore 25% del volumen total de etanol en gasolina de 1920 a 1924, pero los altos precios de maíz combinados con el almacenamiento y dificultades del transporte terminaron con el proyecto. Más de 2000 estaciones de servicio en el Medio Oeste vendieron una mezcla de gasolina y etanol hecha de maíz durante los años treinta, y lo llamaron gasohol. No obstante, los bajos precios de petróleo durante 1940 eliminaron la producción de gasohol. En 1979, las mezclas de etanol-gasolina fueron reintroducidas al mercado de Estados Unidos, cuando la ruptura del suministro de aceites en el Medio Este se volvió un problema de seguridad nacional y los americanos hacían largas filas para comprar gasolina. La American Oil Company y otras compañías de aceite empezaron a vender mezclas de etanol como una “extensión de gasolina” y un octano realzado.

Las enmendaduras de la ley de aire limpio de Estados Unidos de 1990 destinaron la venta de combustibles oxigenados en áreas del país con niveles de monóxido de carbono insalubres. Desde entonces, ha sido fuerte la demanda de etanol como un oxígeno mezclado con gasolina. El E10 (una mezcla que contiene 10% de etanol) se distribuye de manera normal. En Norteamérica se han utilizado con éxito mezclas de E85 y E95 en los vehículos de la flota gubernamental y en los autobuses urbanos. Como la demanda por el etanol aumenta, otros recursos de la biomasa, como los residuos agrícolas y de la silvicultura, residuos sólidos municipales, residuos industriales y cosechas producidas sólo para propósitos de energía, se utilizarán para hacer etanol. Investigue las actividades y la tecnología que se han desarrollado durante los últimos 20 años para convertir este forraje de ganado a etanol. Convertir la biomasa a bioetanol involucra cuatro pasos básicos: 1. Producir biomasa resulta en la fijación de dióxido de carbono atmosférico en carbono orgánico. 2. Convertir esta biomasa a una fermentación de forraje de ganado utilizable (por lo general alguna forma de azúcar) se logra mediante un proceso que es posible desarrollar con una variedad de tecnologías. 3. Fermentar el azúcar para usar las levaduras produce etanol en una solución acuosa diluida, lo cual es probable es la forma más vieja de biotecnología desarrollada por la humanidad. 4. Procesar la mezcla diluida produce un etanol grado combustible y subproductos útiles para producir otros combustibles, químicos, calor y electricidad. • ¿Hay beneficios al producir y usar biocombustibles, aparte del problema de suministrar combustible para el transporte? • ¿Es realista esperar que los biocombustibles reemplacen una cantidad significativa de combustibles basados en el petróleo? • ¿Cuáles son los aspectos negativos de usar biocombustibles?

CO2

Producir biomasa

Convertir y procesar biomasa para la fermentación de forraje de ganado

Fermentar la biomasa para producir el etanol

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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Recuperar etanol y subproductos

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Términos clave ácido 68 átomo 67 base 68 calor latente 71 calor sensible 71 catalizador 69 ciencia 63 combustión 73 compuesto 68 electrón 67 elemento 67 energía 70 energía cinética 70 energía de activación 69 energía potencial 70

enlace químico 68 entropía 71 enzima 69 experimento 65 experimento controlado 65 fotosíntesis 70 hipótesis 64 ion 67 ion hidróxido 68 isótopo 67 ley científica 65 ley de la conservación de la masa 65 materia 67 método científico 63 mezcla 68

molécula 67 neutrón 67 núcleo 67 observación 63 pH 68 primera ley de la termodinámica 71 protón 67 reacción endotérmica 69 reacción exotérmica 69 reproducibilidad 65 respiración 70 segunda ley de la termodinámica 71 teoría 65 teoría cinético molecular 65 variable 65

Preguntas de repaso 1. ¿Cómo difieren las disciplinas científicas de las disciplinas no científicas? 2. ¿Qué es una hipótesis? ¿Por qué es una parte importante de la manera de pensar de los científicos? 3. ¿Por qué los eventos que sólo suceden una vez son difíciles de analizar desde el punto de vista científico? 4. ¿Qué es el método científico? ¿Qué procesos incluye? 5. ¿Cómo se relacionan la segunda ley de la termodinámica y la contaminación?

6. Haga el diagrama de un átomo de oxígeno y marque sus distintas partes. 7. ¿Qué sucede con los átomos durante una reacción química? 8. Describa la primera y segunda ley de la termodinámica. 9. ¿Cómo difieren en el nivel molecular los sólidos, líquidos y gases? 10. Liste cinco tipos de energía. 11. ¿Todos los tipos de energía son iguales en su capacidad de provocar cambios? ¿Por qué sí o por qué no?

Pensamiento crítico 1. Usted observa que un porcentaje alto de ranas que son especialmente sensibles a los venenos ambientales en los estanques pequeños de su región agrícola tienen defectos de nacimiento. Se sospecha que el problema son los compuestos químicos agrícolas presentes en el escurrimiento. Establezca la hipótesis en sus propias palabras, luego invente un experimento que ayude a rechazar o apoyar su hipótesis. 2. Luego del experimento que usted propuso anteriormente, imagine algunos resultados que apoyarían esa hipótesis. Ahora imagine que usted es un científico diferente, y que es muy escéptico de la hipótesis inicial. ¿Qué tan convincentes encuentra estos datos? ¿Qué otras posibles explicaciones (hipótesis) podrían exponer los resultados? Invente un experimento diferente para comprobar la nueva hipótesis. 3. Los problemas ambientales como el cambio climático global están poniéndose a la vanguardia de la preocupación mundial. ¿Qué papel debe jugar la ciencia en las decisiones de la política? ¿Qué papel juegan las explicaciones científicas sobre una preocupación ambiental como el cambio climático global? ¿Qué criterios se deben utilizar para decidir lo que es “buena ciencia” y lo que es “mala ciencia”?

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4. ¿Qué tan importantes son la primera y segunda leyes de la termodinámica para explicar los problemas ambientales? Por medio de los conceptos de estas leyes de la termodinámica intente explicar un problema ambiental particular. ¿De qué manera su estructura conceptual explica un cambio termodinámico? 5. El texto señala que las bombillas incandescentes son solamente 5 a 10% eficientes para usar la energía y lograr su tarea; mientras que una nueva lámpara compacta fluorescente, aunque inicialmente es más cara, usa menos electricidad pero proporciona la misma cantidad de luz. Examine la estructura contextual de aquellos que defienden los nuevos métodos de iluminación y la estructura contextual de quienes prefieren diseñar, fabricar y usar los viejos métodos. ¿Cuáles son las mayores diferencias en la perspectiva? ¿Es conveniente sugerir que se reúnan las opiniones de estas diferentes perspectivas? 6. Algunos científicos son constantes al defender que los organismos vivos usan los principios de la primera ley de la termodinámica para luchar contra la segunda ley. ¿Qué quieren decir con esto? ¿Usted piensa que la afirmación es exacta? ¿Qué implicaciones tiene esta situación para los organismos vivos?

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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www.mhhe.com/enger10e

Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Método científico

Moléculas

Química y biología

Energía y leyes de la termodinámica

Química inorgánica

Fuentes convencionales de energía

Átomos

Energía sostenible

CAPÍTULO 4 Principios científicos interrelacionados: materia, energía y medio ambiente

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Interacciones: medio ambiente y organismos

Contenido del capítulo Objetivos Conceptos ecológicos Medio ambiente Factores limitantes Hábitat y nicho

Función de la selección natural y la evolución Genes, poblaciones y especies Selección natural Patrones evolutivos

Clases de interacciones entre los organismos Depredación Competencia Relaciones simbióticas Algunas relaciones son de difícil clasificación Interacción humana. Una perspectiva diferente

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Identificar y enlistar los factores abióticos y bióticos en un ecosistema. • Definir qué es un nicho. • Describir el proceso de selección natural, así como su funcionamiento entre organismos, hábitat y nicho. • Describir depredador-presa, parásito-huésped, competencia y relaciones mutualísticas y comensalísticas. • Diferenciar entre una comunidad y un ecosistema.

• Definir los papeles de productor, herbívoro, carnívoro, omnívoro, carroñero, parásito y degradador. • Describir la circulación de energía a través de un ecosistema. • Relacionar los conceptos de redes alimenticias y cadenas alimenticias para niveles tróficos. • Explicar el ciclo de nutrientes como el nitrógeno, el carbono y el fósforo a través de un ecosistema.

Interacciones entre comunidad y ecosistema Principales funciones de los organismos en los Ecosistemas Especies clave Flujo de energía a través de los ecosistemas Cadenas y redes alimenticias Ciclos de nutrición en los ecosistemas. Ciclos biogeoquímicos Impacto humano en los ciclos de nutrición

Problema-análisis: Extracción del fosfato en Nauru Un acercamiento al medio ambiente Planes de conservación del hábitat: ¿Instrumento o prerrogativa? pág. 83 Salud humana y especies exóticas, pág. 90 Contaminantes en la cadena alimenticia del pez de los Grandes Lagos, pág. 95

1983 El Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) es considerado la causa del SIDA. Tiempo después se demostró que es una forma modificada de un virus similar encontrado en monos. 1986 La enfermedad de las vacas locas fue identificada primero en Gran Bretaña. La causa fue la práctica continua del uso de subproductos animales como suplementos de forraje. 1988 El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) fue promovido por el Programa Ambiental de la ONU y la Organización Mundial Meteorológica para valorar los cambios climáticos.

2003 El virus de SARS fue identificado como la causa de una nueva enfermedad parecida a la influenza. Fue encontrado en animales salvajes que eran utilizados como alimento en China. 2003 El primer caso de enfermedad de las vacas locas fue identificado en Estados Unidos.

2001 En el informe de IPCC se llegó a la conclusión de que un aumento del dióxido de carbono en la actividad del ser humano contribuyó al cambio climático; no obstante, desde 2003 no se ha llegado a ningún acuerdo internacional sobre este hecho.

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Conceptos ecológicos La ciencia de la ecología es el estudio de las formas en que los organismos interactúan con su entorno inerte. La ecología se ocupa de la forma en la cual los organismos se adaptan a su entorno, describe cómo lo utilizan y cómo es modificado por la presencia y las actividades de los organismos. Estas interacciones involucran energía y materia. Las entidades vivas requieren de un constante flujo de energía y materia para garantizar su supervivencia; por lo tanto, el organismo muere si el flujo de energía y materia cesa. Todos los organismos dependen de alguna manera de otros. Así, un organismo puede comer a otro y usarlo como fuente de energía y materia prima; en algunos casos puede utilizarlo temporalmente sin dañarlo o proveer un servicio a otro, como cuando los animales distribuyen las semillas de las plantas o descomponen la materia orgánica para reutilizarla. El estudio de la ecología se divide en especialidades que se analizan desde varios niveles de organización. (Ver figura 5.1.) Antes de explorar a detalle el campo de la ecología, es necesario familiarizarse con el vocabulario usual de este campo.

Ecosistema

Ambiente biótico (vivo)

Ambiente abiótico (físico)

Comunidad

Energía

Población de especies 2

Clima Tiempo Minerales Agua

Interacción biótica

Aire pH

Población de especies 1

Población de especies 3

Salinidad Temperatura Suelo Luz del sol

Población de especie 4

Etcétera

Organismo individual

Átomos y moléculas

Medio ambiente Todo lo que afecta a un organismo durante su vida es comúnmente conocido como su ambiente. Éste es un concepto muy amplio; por ejemplo, durante su vida, es probable que un animal como un mapache interactúe con millones de organismos (bacterias, organismos de alimentos, parásitos, compañeros, predadores, etc); además, bebe muchos litros de agua, respira enormes cantidades de aire, y responde a los cambios diarios de temperatura y humedad. Esta lista sólo es el principio de la descripción de algunos componentes que forman el ambiente del mapache. Dada esta complejidad, es útil subdividir el concepto de ambiente en factores abióticos (inerte) y bióticos (con vida). Los factores abióticos pueden ser organizados dentro de amplias categorías: energía, materia inerte y los procesos que involucran las interacciones entre ellas. Todos los organismos requieren de una fuente de energía para mantenerse por sí mismos. La principal fuente de energía para casi todos los organismos es el sol; en el caso de las plantas, el sol suministra directamente la energía necesaria para que se mantengan a sí mismas. Los animales obtienen su energía al comer plantas u

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Nicho

Figura 5.1 Niveles de organización en la ecología. La ecología es la ciencia que trata con las interacciones entre organismos y su ambiente. Su estudio puede llevar a diferentes niveles, desde el amplio panorama del ecosistema y la interacción común de la población, hasta el estudio parcial del nicho de organismos individuales. También involucra el estudio del ambiente físico, incluyendo los átomos y moléculas que forman las partes vivas e inertes de un ecosistema. otros animales que a su vez comen plantas. En última instancia, la cantidad de materia viva que existe en un área es determinada por la cantidad de energía que pueden retener de las plantas, algas y bacterias. Toda forma de vida requiere de átomos de elementos como el carbono, el nitrógeno y el fósforo; además necesita de moléculas como el agua para restituirse y mantenerse. Los organismos obtienen de manera constante esta materia de su ambiente. Los átomos convierten la estructura del cuerpo de un organismo por un corto periodo, y con el tiempo todos son devueltos al ambiente por medio de la respiración, la excreción, la muerte y la descomposición. La estructura y la ubicación del espacio que los organismos no habitan son también un

Interacciones: medio ambiente y organismos

importante aspecto abiótico de su ambiente. Por ejemplo, algunos organismos están en el nivel del mar, otros se encuentran en elevaciones altas. Algunos espacios son homogéneos y planos; en cambio, otros son una mezcla de rocas de tamaños diferentes; unos son cercanos al ecuador; pero otros están próximos a los polos. Los procesos ecológicos son importantes en las interacciones de materia y energía. El clima (modelo meteorológico promedio durante un número de años) de un área se refiere a la energía en forma de radiación solar que interactúa con la materia que constituye la tierra. El tipo de clima presente es determinado por distintos factores, incluyendo la cantidad de radiación solar, la proximidad al ecuador, los modelos dominantes de viento y

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la cercanía del agua. La intensidad y la duración de la luz del sol en un área originan los cambios diarios y estacionales en la temperatura. Las diferencias en la temperatura generan el viento. La radiación solar también es responsable de producir corrientes en el océano y la evaporación del agua en la atmósfera, la cual después cae como precipitación. Ésta, dependiendo del clima, puede ser de diversas formas: lluvia, nieve, granizo o niebla. Además, es capaz de regular la precipitación estacional. Los procesos de construcción del suelo influyen en los modelos meteorológicos predominantes; es decir, en la topografía local y la historia geológica de la región. Estos factores interactúan para producir suelos clasificados como arenoso, seco, de infértil a fértil y húmedo con finas partículas. Los factores bióticos del medio ambiente de un organismo incluyen todas las formas de vida con las cuales interactúa. Algunas categorías marcadas son: plantas que llevan a cabo la fotosíntesis; animales que comen otros organismos; bacterias y hongos que causan la descomposición; bacterias, virus y otros organismos parasitarios que provocan enfermedad; y, por último, otros individuos de la misma especie.

Factores limitantes Aunque los organismos interactúan con su entorno en muchas formas, ciertos factores son críticos para la prosperidad de una especie en particular. Una escasez o ausencia de este factor restringe la prosperidad de la especie; por lo tanto, se le conoce como factor limitante. Los factores limitantes pueden ser abióticos o bióticos y en algunos casos son muy diferentes de una especie a otra. Muchas plantas son limitadas por la escasez de agua, luz o nutrientes específicos de suelo. Los animales son limitados por el clima o la disponibilidad de un alimento específico. Por ejemplo, muchas serpientes y lagartijas sólo existen en los lugares más calurosos del mundo, porque tienen dificultad para mantener su temperatura corporal en climas fríos y no logran sobrevivir a largos periodos de frío. Las mariposas monarcas son limitadas por el número de plantas de algodón disponibles, sus orugas en pleno desarrollo usan esta planta como su única fuente de alimento. El factor restrictivo para muchas clases de peces es la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. En un arroyo cuya corriente fluye muy rápido entre los árboles de la montaña,

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el nivel de oxígeno disuelto es alto y por eso provee un ambiente favorable para las truchas. (Ver figura 5.2.) Pero cuando el arroyo continúa hacia abajo de la montaña, el paso de la pendiente decrece y la corriente se vuelve más lenta donde el agua cae sobre las rocas y favorece la oxigenación. Además, cuando el arroyo es más amplio, la bóveda de los árboles sobre el arroyo por lo general es más escasa, lo cual hace posible que llegue más luz del sol para calentar el arroyo. El agua no se mantiene caliente debido a que el oxígeno se disuelve y la enfría. Por lo tanto, los arroyos de agua caliente y de flujo lento, contienen menos oxígeno que los arroyos fríos de corrientes rápidas. Los peces como el róbalo negro y el lucio están adaptados a estas áreas, ya que toleran concentraciones de oxígeno más bajas y temperaturas más altas del agua. En cambio, las truchas no logran sobrevivir bajo tales condiciones; por lo tanto, no es posible encontrarlas en agua caliente y en concentraciones de oxígeno menores. Cada una de estas especies tiene un rango de tolerancia específico tanto a la concentración de oxígeno como a la temperatura del agua. Por ello, los bajos niveles de oxígeno y las altas temperaturas del agua son factores limitantes para la existencia de truchas. Otros factores, como la abundancia de sedimento, también influyen en la capacidad del agua para tolerar ciertas especies de peces. El sedimento reduce la visibilidad, lo cual dificulta a los peces encontrar alimento, pero además cubre el lecho de grava que necesitaban para desovar. Asimismo, la reducción de luz disminuye la cantidad de fotosíntesis, lo cual tiene un impacto sobre la cantidad de oxígeno en el agua. Debido a que el sedimento causa que el agua se oscurezca, las partículas en el agua absorben la luz del sol y hacen que el agua se vuelva más caliente. Bajo estas condiciones, el róbalo y el lucio pueden ser reemplazados por otras especies como las carpas y el pez gato, las cuales tienen una mayor habilidad de soportar altas temperaturas y bajas concentraciones de oxígeno y, por lo tanto, son capaces de sobrevivir en aguas que tienen una gran cantidad de sedimento.

Hábitat y nicho Como se acaba de explicar, es imposible analizar a un organismo separado de su medio ambiente. Éste influye en el organismo, y los organismos afectan al medio ambiente. Para enfocar la atención en elementos específicos de esta interacción, los ecologistas tiene dos

conceptos que necesitan ser comprendidos de forma clara: hábitat y nicho. El hábitat es el espacio que un organismo habita, es decir, el lugar donde vive (su localización). Para caracterizar el hábitat de un organismo es preciso destacar algunas características físicas o biológicas de su medio ambiente, tales como el tipo de tierra, la disponibilidad del agua, las condiciones climáticas o las especies de plantas que predominan en el área. Por ejemplo, los musgos son plantas pequeñas que, para reproducirse en orden, deben ser cubiertas por una fina película de agua. Además, muchas especies se secan y mueren si son expuestas a la luz del sol, al viento o a la sequía. Por lo tanto, el hábitat típico del musgo es frío, húmedo y oscuro. (Ver figura 5.3.) Del mismo modo, un arroyo de corriente rápida, fría, con buena oxigenación, y con un lecho de residencia para los insectos, es un buen hábitat de truchas; mientras que la pradera abierta, con gran cantidad de maleza, es preferida por bisontes, la marmota de pradera y muchos tipos de buitres y halcones. Por otro lado, los escarabajos de la corteza del olmo residen sólo en áreas donde hay árboles de olmo. Los requisitos biológicos particulares de un organismo determinan el tipo de hábitat en el que es más probable encontrarlos. El nicho de un organismo es el papel funcional que tiene en su ambiente (su profesión). Una descripción del nicho de un organismo incluye todas las formas en que afecta a los organismos con los cuales interactúa, así como la manera en que modifica sus ambientes físicos. Además, la descripción de un nicho se refiere a todas las cosas que le ocurren al organismo. Por ejemplo, es común que los castores invadan las áreas, ya que construyen diques de barro y ramas a lo largo de los arroyos. (Ver figura 5.4.) La inundación tiene varios efectos: proporciona un área de mayor profundidad en el agua que los castores requieren para protección; provee un hábitat de estanque que muchas otras especies de animales como los patos y los peces necesitan; por último, mata árboles que no pueden vivir en el suelo saturado. Los castores y otros animales que son atraídos al estanque con frecuencia son alimento de animales predadores. Después de que los castores comen todo el alimento provechoso, como el álamo, abandonan el estanque, emigran a otras áreas a lo largo del arroyo y empiezan de nuevo todo el proceso. En este análisis de las características del castor se listaron varios efectos que el animal tiene sobre su ambiente local. Estos cambios del ambiente físico que son ocasionados por la inundación, matan a los árboles, refuerzan

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Principios ecológicos y su aplicación

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Trucha Pez gato

Róbalo

Figura 5.2 Factores limitantes. En un hábitat acuático la cantidad de oxígeno disuelto en el agua a menudo es un factor limitante para muchas especies de peces. El frío y una alta oxigenación del agua, que es típica de las corrientes rápidas superiores de un sistema de río, son benéficos para la trucha; en cambio, el agua caliente y con menor oxigenación es perjudicial para ella. Otros peces que son más tolerantes a los niveles bajos de oxígeno, como el róbalo, el pez gato, el cabeza de toro y la carpa, ocupan las partes bajas del río, donde el agua es más tibia, tiene menos oxígeno y contiene muchos sedimentos y otras partículas del suelo. el ambiente para otros animales y son una fuente de alimento para los predadores. El anterior es sólo un vistazo a los diversos aspectos de la interacción del castor con su medio ambiente. Una descripción completa de todos los aspectos de su nicho haría necesario realizar un libro por separado. Otro organismo familiar es el diente de león (ver figura 5.5), una planta oportunista que se establece muy rápido en los sitios soleados y desequilibrados. En unos cuantos días es capaz de producir miles de semillas, semejantes a un paracaídas, que se mueven fácilmente por el viento a distancias largas (es probable que usted haya contribuido a este proceso al soplar sobre la cubierta de pelusa, fruto de un blanco de semillas del diente de león maduro). Además, esta planta produce varios conjuntos de flores por año y, debido a que hay tantas semillas que se distribuyen con facilidad, puede establecerse en cualquier sitio soleado y desequilibrado, incluyendo el

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Figura 5.3 Hábitat del musgo. El hábitat de los musgos es típicamente frío, húmedo y oscuro; muchos de ellos mueren si están sujetos a lugares áridos. Además, los musgos deben tener una capa delgada de agua para reproducirse sexualmente.

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Figura 5.5 El nicho de un diente de león. El diente de león es una planta muy conocida que por lo general invade los sitios desequilibrados, ya que produce muchas semillas que vuelan con facilidad a nuevas áreas. Sirve como alimento a varios herbívoros, suministra néctar a las abejas y su raíz crece muy rápido aun cuando sus hojas son removidas.

ticular; por lo tanto, es importante que desarrollemos una comprensión de los procesos que conducen a esta situación. Asimismo, es necesario entender la naturaleza de la especie, ya que los mecanismos que resultan en la adaptación ocurren en una especie.

Genes, poblaciones y especies

Figura 5.4 Nicho ecológico. El nicho ecológico de un organismo es un grupo complejo de interacciones entre el organismo y su medio ambiente. Incluye todas las formas en que un organismo influye en su ambiente, así como las maneras en que el organismo es afectado por su medio ambiente. El nicho ecológico de un castor incluye la construcción de una represa que inunda las áreas arboladas, proporcionando un hábitat para los patos y otros animales, que a su vez sirven de alimento para los predadores, entre muchos otros efectos. pasto. Por lo tanto, es una planta cuyo aspecto principal de su nicho es la habilidad para llevar a cabo la fotosíntesis y crecer. Los dientes de león necesitan la luz del sol directa para crecer con éxito. Segar el pasto ayuda a proporcionar las condiciones adecuadas para el diente de león, puesto que la vegetación alta no admite que estén a la sombra. Muchas especies de animales, incluso algunos humanos, usan la planta como alimento. Las hojas nuevas pueden comerse en una ensalada, y la flor se utiliza para hacer vino de diente de león.

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Además, las abejas visitan las flores regularmente para obtener néctar y polen.

Función de la selección natural y la evolución Por lo general, los organismos se adaptan bien a sus ambientes y llenan un nicho par-

Un organismo se puede analizar desde varios puntos de vista; por ejemplo, es posible considerar a un individuo, grupos de individuos de la misma especie, o grupos que son distintos de otros. Esto nos lleva a discutir tres conceptos interrelacionados: genes, poblaciones y especies. Los genes son distintos segmentos de ADN que determinan las características que se exhiben individualmente. Hay genes para estructuras como la forma de una hoja o el color de las plumas, conductas como los sonidos del grillo o la actividad migratoria; además, los genes se relacionan con procesos fisiológicos como la fotosíntesis o las contracciones musculares. Cada individuo tiene un grupo particular de genes. Se considera que una población se refiere a todos los organismos de la misma especie encontrados dentro de una región geográfica específica. Los individuos de una población tendrán conjuntos muy similares de genes, aunque habrá alguna variación individual. Como existen tipos genéticos que difieren entre los individuos en una población, esta última contiene más tipos de genes que cualquier individuo dentro de una población. La reproducción también tiene lugar entre los individuos de una población para que los genes transiten de una generación a la próxima. El concepto de especie es una extensión de

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Planes de conservación del hábitat: ¿Instrumento o prerrogativa? En la Ley de Especies en Peligro de Extinción de Estados Unidos se hace énfasis en regulaciones estrictas sobre la destrucción del hábitat de estas especies. Debido a que las especies en peligro de extinción por lo general se encuentran en nichos reducidos, son restringidas a un hábitat específico y a menudo su distribución es local. Por consiguiente, la preservación específica y desigual del hábitat es crítica para su supervivencia. Además, la Ley de Especies en Peligro de Extinción establece que las personas no pueden “tomar de manera incidental” (matar por accidente) a miembros de las especies en peligro de extinción. Sin embargo, ya que para la economía es importante el uso de la tierra (granjas, urbanización, explotación minera) el hábitat es alterado y se produce la toma incidental de las especies en peligro de extinción; incluso, muchos hacendados creen que la presencia de estas especies en su tierra los priva injustamente del uso de la misma. Muchos hacendados argumentaron que, ya que perdieron el uso de la tierra debido a la defensa de las especies en peligro de extinción, deberían ser compensados por el gobierno para recuperar el valor perdido. El costo para el gobierno sería enorme. No obstante, la Ley de Especies en Peligro de Extinción para la conservación del hábitat planificado considera la ubicación de un lugar que admitiría el uso limitado de la tierra para el hacendado, al mismo tiempo que asegura la protección de las especies. Los procesos de desarrollo planificado para la conservación de un hábitat sólo tienen resultados cuando se hace una negociación entre el gobierno y el hacendado. Con frecuencia, estos planes le permiten al hacendado usar parte de la tierra mientras otra porción se divide como área protegida. A ve-

este juicio acerca de los genes, grupos y reproducción. Una especie es una población de todos los organismos con capacidad potencial de reproducirse naturalmente entre ellos y tener descendencia que después se reproducirá. Por lo tanto, el concepto de especie es un concepto de población. Un organismo individual no es una especie, pero es un miembro de una especie. También es un concepto genético, puesto que los individuos son de especies diferentes y no son capaces de intercambiar los genes a través de la reproducción. Esta definición de especies contiene tres puntos que requieren una extensa discusión. Primero, es obvio que hay individuos en cualquier población que nunca se reproducen y muchas parejas de individuos jamás se encontrarán entre sí. Sin embargo, ellos todavía tienen el potencial para aparearse y son considerados miembros de la especie. El segundo punto involucra la habilidad de producir la descendencia fecunda. En algunos casos, dos tipos de organismos pueden cruzarse y producir descendencia, pero ésta es estéril y nunca se reproduce. Por ejemplo,

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ces se establecen corredores que deben ser mantenidos, o sitios de anidación cuya protección resulta crítica. Muchos ecologistas argumentan que el proceso es totalmente inadecuado, ya que es imposible determinar todos los futuros hábitats críticos de especies en peligro de extinción poco conocidas. Por lo tanto, es muy probable que los planes de conservar el hábitat sean inadecuados para proteger la extinción de las especies. Un problema adicional es que, una vez que un plan de conservación del hábitat se establece, se vuelve un documento obligatorio y admite a los hacendados continuar su operación bajo esos planes, aun cuando la nueva información científica demuestre que el plan es inadecuado. Los hacendados creen que es necesario un plan obligatorio, ya que si no existe, ellos serían los responsables de las consecuencias imprevistas que derivaría en inversiones de riesgo. Los críticos consideran que muchos planes son sólo compromisos políticos que no protegen a las especies en peligro de extinción. Además, estos planes se hacen sin ninguna previsión para la recuperación de las especies y, puesto que la modificación de su hábitat es a menudo permitida, el destino final de más especies por lo general es la extinción. Desde un punto de vista científico se sabe que cada especie tiene un nicho específico y requisitos de un hábitat crítico que son necesarios para su supervivencia. Si una especie se pone en peligro y es preservada, este hábitat será protegido. Sin embargo, las fuerzas económicas y políticas de la población humana también son importantes. Los planes de conservación del hábitat son compromisos que incluyen la protección y la conversión total del hábitat para el uso humano. Algunos planes bien realizados tendrán éxito, mientras que otros postergarán temporalmente la extinción de las especies vulnerables.

los caballos y asnos pueden engendrar y producir una descendencia llamada mula, pero debido a que las mulas son estériles, los caballos y los asnos son considerados especies separadas. Hay un tercer problema que es más difícil acoplar dentro de la definición de especie. Algunos organismos se reproducen principalmente por reproducción asexual; es decir, no se aparean sino que sólo producen copias de ellos. Aquellos que sólo se reproducen de forma asexual no encajan en esta definición. Sin embargo, la mayoría de los organismos que se reproducen asexualmente también se reproducen sexualmente durante cierto tiempo y, en esas ocasiones de apareamiento, pueden ser asignados a una especie. Algunas especies son fáciles de reconocer. Por ejemplo, a los humanos se les reconoce fácilmente como una especie distinta. La mayoría de las personas distinguen un diente de león cuando lo ven y no lo confunden con otros tipos de plantas que tienen flores amarillas. Otras especies no son fáciles de reconocer. La mayoría de nosotros no

Interacciones: medio ambiente y organismos

logra diferenciar las distintas especies de mosquitos, o identificar diversas especies de pasto. Además, existe una tendencia a sólo acumular organismos en grandes categorías y no reconocer muchas diferencias sutiles de nichos que existen entre especies parecidas. Sin embargo, las diferentes especies de mosquitos son bastante distintas genéticamente y ocupan nichos diferentes. Sólo algunos mosquitos llevan y transmiten la malaria, que es una enfermedad humana. Otras especies transmiten el parásito lombriz de corazón de perro. Cada especie de mosquito es activa durante segmentos del día o la noche y requiere condiciones específicas para reproducirse.

Selección natural Como hemos visto, cada especie de organismos se adapta de manera específica a un hábitat, en el cual tiene un papel determinado (nicho). Pero, ¿cómo es que cada especie de planta, animal, hongo o bacteria encaja de forma tan precisa en su ambiente? Debido a que la mayoría de las características que

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se manifiestan en los organismos: estructurales, fisiológicas y de conducta, son determinadas por los genes que poseen, éstas son transmitidas de una generación a otra cuando el individuo se reproduce. El proceso que resulta de esta compatibilidad entre las características que los organismos exhiben y las demandas de su ambiente es conocido como selección natural. La selección natural es el proceso que determina cuáles individuos dentro de una especie se reproducirán y transmitirán sus genes a la siguiente generación. Los cambios que vemos en los genes y las características exhibidas por generaciones sucesivas de una población de organismos durante un tiempo son conocidos como evolución. Por lo tanto, la selección natural es el mecanismo que causa que la evolución ocurra. En el proceso de selección natural están involucrados algunas condiciones y pasos: 1. Los individuos dentro de una especie muestran determinada variación genética; algunas de las variaciones son útiles y otras no. Por ejemplo, entre animales que son parte de la misma especie existen diferencias de color. Algunos colores hacen al animal más notable mientras otros lo son menos. 2. Los organismos dentro de una especie típica producen mucha más descendencia, que es necesaria para reemplazar a los padres cuando se mueren. La mayoría de la descendencia muere. Un árbol de manzana produce cientos de manzanas con varias semillas en cada manzana, o un par de conejos podría tener tres a cuatro descendie ntes cada verano, con varias crías en cada camada. Pocos son los que se reproducen de adultos. 3. El número excesivo de individuos resulta en una escasez de ciertos recursos. Algunos individuos dentro de una especie deben competir por el alimento, el espacio, la pareja y otros necesitan estar con un suministro limitado. Si usted siembra 100 semillas de frijol en una maceta, muchas de ellas empezarán a crecer, pero al final algunas serán más altas y tendrán la mayoría de la luz del sol, mientras que las otras plantas permanecerán en la sombra. El gran búho cornudo sólo tiene dos crías en una camada, pero si el alimento escasea, la más grande de las crías conseguirá la mayor parte de alimento.

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4. Debido a la variación entre los individuos, algunos tienen una mayor oportunidad de obtener los recursos necesarios y, por lo tanto, tienen una mayor probabilidad de sobrevivir y reproducirse que otros. Es muy probable que sobrevivan y se reproduzcan los individuos que tienen genes que les permiten obtener los recursos necesarios y evitar las amenazas para su supervivencia. Incluso si los individuos menos adaptados sobreviven, podrían madurar más despacio y no reproducirse como muchos miembros más adaptados de la especie. El grado en el que el organismo se adapta a su ambiente influye en su éxito en la reproducción, el cual es referido como buena salud. Es importante reconocer que la buena salud no necesariamente es una condición para ser fuerte o vigoroso. En este contexto, significa que los organismos adaptados en todos los aspectos de su entorno transfieren sus genes con éxito a las próximas generaciones de organismos. Por ejemplo, en un bosque de pino, muchas plantas de semilla de pino se establecen después de un incendio. Algunas crecen más rápido y obtienen más luz del sol y nutrientes. Aquellas que crecen más rápido son más aptas para sobrevivir. También es más probable que se reproduzcan en periodos largos y transmitan sus genes a generaciones futuras, en comparación con aquellas que mueren o crecen más despacio. 5. Cuando el tiempo pasa y cada generación es sujeta al mismo proceso de selección natural, los porcentajes de individuos mostrarán variaciones favorables y se incrementarán; en tanto, otros tendrán variaciones desfavorables y disminuirán. Aquellas especies que se reproducen con más éxito transfieren por completo los genes a la próxima generación, es decir, las características que los hacen adaptables a su ambiente. Además, son los genes los que comúnmente hacen que las especies prosperen en futuras generaciones. Cada especie de organismos es continuamente refinada para adaptarse al ambiente en el que existe. Un ejemplo moderno del cambio genético que resulta de la selección natural involucra el desarrollo de poblaciones de plagas que son resistentes a los pesticidas utilizados

previamente para controlarlas. La figura 5.6 presenta una gráfica del número de especies de malezas que tienen poblaciones resistentes a los herbicidas empleados comúnmente. Cuando un herbicida es usado contra plagas de maleza mata a la mayoría de ellas. Sin embargo, en muchos casos, algunos tipos de plantas de maleza dentro de las especies ayudan a tener genes que les permiten resistir los efectos del herbicida. Estos individuos son mejor adaptados para sobrevivir ante la presencia del herbicida y tienen una alta probabilidad de sobrevivir. Cuando se reproducen, transfieren los mismos genes de superviviencia a sus descendientes. Después de algunas generaciones de tal selección, la mayoría de los individuos en la especie tendrán genes que les permitan resistir al herbicida; por lo tanto, el herbicida ya no será efectivo contra la maleza.

Patrones evolutivos Al observar los efectos de la selección natural, con el tiempo es posible ver un cambio considerable en las características de una especie y tipos de especies presentes. Algunos cambios toman miles o millones de años para ocurrir; otros, como la resistencia a los pesticidas, pueden ocurrir en pocos años. (Ver figura 5.6.) La selección natural involucra el proceso que conduce al cambio en las especies, mientras que el resultado final del proceso de selección natural observable en los organismos es llamado evolución. Los científicos han demostrado que esta teoría de selección natural expone el desarrollo de la mayoría de los aspectos de la estructura, la función y el comportamiento de los organismos. La idea principal es que ayuda a explicar cómo las especies se adaptan a sus circunstancias. Cuando se habla de los problemas del ambiente es provechoso entender que las especies cambian y que cuando el ambiente es modificado, en forma natural o por la acción humana, algunas de ellas se adaptarán a las nuevas condiciones mientras otras no lo harán. Hay muchos ejemplos que demuestran la validez del proceso de selección natural y los cambios evolutivos que resultan de ella. En épocas recientes, se ha observado que muchas especies de insectos, malezas y bacterias se han hecho resistentes a los herbicidas y antibióticos que antes eran eficaces contra ellos.

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Número de especies resistentes

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Inhibidores ACC Inhibidores ALS Triazinas Ureas, amidas Bipiridiliums Glicinas Dinitroanilinas Auxins sintéticos

30 20 10 0 1950

1960

1970

1980

1990

2000

Figura 5.6 El cambio evolutivo. Poblaciones de maleza que se han expuesto en repetidas ocasiones a herbicidas desarrollan poblaciones resistentes. Las malezas individuales que sobreviven a los efectos del herbicida viven para reproducirse y transferir sus genes a su descendencia. Así, las poblaciones desarrollan una resistencia a la maleza. Fuente: Datos de Ian Heap, “La Encuesta Internacional de malezas resistentes a herbicidas”, [cita del 5 de noviembre de 2001] Internet.

Al analizar la historia evolutiva de los organismos en los registros de fósiles y en largos periodos, se hace obvio que aparecen nuevas especies, mientras que otras desaparecen. La producción de nuevas especies previamente existentes es conocida como especiación y se piensa que ocurre como consecuencia de la división de especies en dos subpoblaciones aisladas. Si las dos subpoblaciones tienen algunas diferencias genéticas y sus ambientes son distintos, la selección natural no actúa igual en los dos grupos, por lo que éstos empezarán a divergir entre sí. Al final, las diferencias podrían ser tan grandes al grado de que las dos subpoblaciones no puedan cruzarse. En ese momento, son totalmente diferentes. Entre las plantas, los mecanismos comunes conocidos como poliploides producen nuevas especies. El poliploide ocurre cuando el número de cromosomas en las células de las plantas se incrementa. Muchos organismos son diploides; es decir, tienen dos grupos de cromosomas. Ellos colocan un grupo de cada origen, un grupo en el huevo y un grupo en los espermatozoides. Los organismos poliploides tienen varios conjuntos de cromosomas. Los detalles de cómo funciona el poliploide no son importantes para esta discusión, es suficiente reconocer que

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muchas clases de plantas poseen conjuntos adicionales de cromosomas, y no pueden reproducirse con especies muy relacionadas, pero que tienen un número diferente de cromosomas. El ambiente en el que los organismos existen no permanece por un largo periodo. Las especies que carecen de los recursos genéticos para soportar un cambio ambiental se van extinguiendo. La extinción es la pérdida de toda una especie y es una característica común de la evolución de los organismos. De los 500 millones de especies de organismos que se cree que existieron sobre la Tierra desde que la vida comenzó, en la actualidad continúan activos de 5 a 10 millones de éstos, lo cual representa una proporción de extinción de 98 a 99%. Claro está que estos cálculos son aproximados, pero permanece el hecho de que la extinción ha sido el destino de la mayoría de las especies de organismos. A decir verdad, los estudios recientes de fósiles y otras características geológicas muestran que hace miles de años los glaciares cubrieron gran parte de Europa y los países de Norteamérica. Los humanos coexistían con los mamuts, los tigres dientes de sable y osos de cuevas gigantes. Como el clima se volvió más caluroso, los glaciares retrocedieron y los humanos continuaron viviendo a costa de

Interacciones: medio ambiente y organismos

estos animales, nuevas presiones afectaron a los organismos en el área. Algunos animales como los mamuts, los tigres dientes de sable y los osos gigantes de cuevas no se adaptaron y se extinguieron. Otros, como los humanos, los caballos y muchos tipos de plantas se adaptaron a las nuevas condiciones y, por lo tanto, continúan en el presente. También es posible la extinción de poblaciones específicas de una especie. La mayoría de las especies constan de muchas poblaciones diferentes que en algunos casos difieren de forma significativa unas de otras. Con frecuencia, algunas de estas poblaciones a su vez tienen pequeñas poblaciones locales con una gran tendencia a la extinción. Mientras que estas extinciones locales no son lo mismo que la extinción de una especie entera, a menudo resultan en la pérdida de combinaciones específicas de genes. Muchos de los organismos están registrados como especies en peligro de extinción, y son en realidad poblaciones locales de una especie ampliamente distribuida. La selección natural actúa en forma constante para formar organismos aptos para un ambiente cambiante. Es claro que los seres humanos han tenido un impacto significativo sobre la extinción de muchos tipos de especies. En cualquier lugar que el humano haya modificado el ambiente para sus propósitos (cultivo, silvicultura, ciudades, caza, introducción de organismos exóticos), las especies por lo general son desplazadas del área. Incluso, si grandes áreas son modificadas, especies enteras pueden ser desplazadas. En última instancia, el humano también está sujeto a la evolución y a la posibilidad de la extinción. La coevolución es el concepto que determina que dos o más especies de organismos pueden influir recíprocamente en la dirección evolutiva de los otros. En otras palabras, los organismos afectan la evolución de otros, es decir, es un patrón común que ejerzan influencia unos sobre otros. Por ejemplo, animales que consumen pasto y malezas tienen un codesarrollo. Las malezas, que son alimento de animales de pastoreo, crecen de la base de la planta cerca del suelo en vez de la punta de las ramas como muchas plantas lo hacen. Además, las malezas tienen materiales duros en sus paredes celulares, lo que hace difícil para los animales triturarlos y digerirlos. Los animales de pastoreo tienen diferentes clases de adaptaciones que superan estos factores disuasivos. Muchos herbívoros tienen dientes que son muy largos o de continuo crecimiento para compensar

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el desgaste asociado con masticar las duras paredes celulares. Otros, como el ganado vacuno, tienen complicados aparatos digestivos que permiten que los microorganismos hagan la mayor parte del trabajo de digestión. En forma similar, el color rojo y la producción de néctar de muchos tipos de flores son atractivos para los colibríes, que polinizan las flores al mismo tiempo que consumen su néctar. En la sección “Clases de interacciones entre los organismos” se analizan con más detalle las formas en que los organismos interactúan y los resultados de largos periodos de coevolución.

Clases de interacciones entre los organismos Los ecologistas observan a los organismos y cómo interactúan con su medio circundante. Quizás las interacciones más importantes ocurren entre los organismos. Los ecologistas han identificado varios tipos generales de interacciones de organismo a organismo que son comunes en todos los ecosistemas. Al examinar a detalle cómo los organismos actúan recíprocamente, se observa que cada uno tiene características específicas que lo hacen adaptarse bien a su papel. Una comprensión del concepto de selección natural permite ver cómo las interacciones entre las diferentes especies de organismos pueden producir especies que son afines a un papel específico. Cuando usted lea esta sección, notará cómo cada especie tiene características especiales que lo preparan para un rol específico (nicho). Como estas interacciones involucran dos tipos de organismos que interactúan, es necesario ver varios ejemplos de coevolución. Si la interacción entre dos especies es el resultado de un largo periodo de interacción, es común ver que cada una tiene características específicas que la adaptan para tener éxito en su rol.

Depredación Un tipo común de interacción llamado depredación ocurre cuando un organismo, conocido como depredador, mata y come a otros animales conocidos como presa. (Ver figura 5.7.) El depredador se beneficia al matar y comerse a la presa, pero esta última es dañada. Algunos ejemplos de relaciones de

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Figura 5.7 Relación depredador-presa.

Los leones son los depredadores de las cebras. Es más probable que, por su rapidez, los leones consigan alimento, mientras que las lentas, enfermizas y débiles cebras se convierten en presas.

depredador-presa son los leones y las cebras, los petirrojos y los gusanos de tierra, los lobos y los alces, o los sapos y los escarabajos. Incluso, algunas plantas muestran una conducta depredadora. Por ejemplo, la Venus atrapamoscas tiene una modificación especial en sus hojas para que éstas puedan plegarse rápidamente, atrapar insectos y después digerirlos. Para tener éxito, los depredadores emplean varias estrategias: algunos son fuertes y rápidos (leones, tiburones) para cazar y dominan a su presa; otros animales se echan a esperar y atacan con rapidez a la presa que casualmente come cerca de ellos (muchas lagartijas y halcones); y algunas (arañas) usan trampas que les ayudan a atrapar presas. Al mismo tiempo, las presas tienen muchas características que les ayudan a evitar al depredador. Muchas tienen sentidos agudos que les permiten descubrir a los depredadores, otras se camuflan para no ser descubiertas o permanecen inmóviles cuando los depredadores están en el área. Una forma de adaptación que es común en muchas especies de presas, es que tienen una alta tasa de reproducción. Por ejemplo, los ratones de campo tienen de 10 a 20 descendientes por año, mientras que el halcón por lo general tiene de dos a tres. Debido a la alta tasa de reproducción, las presas pueden soportar una tasa de mortalidad alta y todavía mantener una población viable. En efecto, el organismo individual que se mata y se come es dañado, pero las especies presa no lo son, puesto que la presa individual que

muere probablemente es vieja, torpe, débil, o de los miembros menos adaptados de la población. Mientras que el ser más saludable, rápido y adaptado es más probable que sobreviva. Cuando estos sobrevivientes se reproducen, su descendencia tendrá características que los ayudarán a sobrevivir; por lo tanto, se adaptarán mejor a su ambiente. Al mismo tiempo, un proceso similar tiene lugar en la población del depredador. Debido a que los individuos pobremente adaptados tienen menos probabilidades de capturar una presa, también es menos probable que sobrevivan y se reproduzcan. Las especies depredadoras y las presas contribuyen en el proceso de selección natural, además tienen una relación dinámica y compleja que continúa intrigando a los ecologistas.

Competencia Un segundo tipo de interacción entre las especies es la competencia, que es cuando dos organismos se esfuerzan por obtener el mismo recurso limitado. En el proceso, ambos organismos son dañados en alguna magnitud. (Ver figura 5.8.) Sin embargo, esto no significa que no exista un ganador. Si un gran número de árboles de pino empiezan a crecer y a taparse entre sí, competirán por el agua, los minerales y la luz del sol. No obstante, ninguno de los árboles crece al máximo nivel porque su acceso a los recursos es restringido por la presencia de otros

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Figura 5.8 Competencia. Siempre que la necesidad de recursos sea limitada, los organismos competirán por ellos. Cuando esta competencia es entre los miembros de la misma especie es llamada competencia intraespecífica; pero cuando es entre especies diferentes se denomina competencia interespecífica. Esta fotografía muestra varios buitres que compiten por una fuente de alimento.

árboles. En el futuro, algunos pinos crecerán más rápido y tomarán una porción mayor de recursos. Después, los árboles más altos captarán más luz del sol y los más pequeños recibirán una cantidad menor. Incluso, llegará el momento en que algunos de los árboles más pequeños morirán. Algo similar ocurre cuando dos petirrojos están compitiendo por el mismo gusano, sólo uno lo conseguirá. Ambos organismos son dañados porque consumen energía cuando luchan por el gusano; el menos dañado es el que toma el alimento, porque el otro luchó y no consiguió nada. Estos ejemplos de competencia en la que los miembros de la misma especie compiten por los recursos se conoce como competencia intraespecífica. Otros ejemplos de este tipo incluyen a plantas de maíz en un campo que compiten por agua y nutrientes, el alce macho que compite con otros por el derecho de aparearse con las hembras, y ciertas especies de pájaros carpinteros que compiten por usar los agujeros en los árboles para anidar. La competencia entre miembros de la misma especie es un acto de fuerza mayor que forma parte de su evolución. Cuando los recursos son limitados es más probable que los individuos menos adaptados mueran o se les niegue el privilegio de aparearse. Como es probable que los organismos más exitosos tengan más descendencia, las siguientes generaciones tendrán características genéticas más favorables para la supervivencia de las especies en ese ambiente en particular. Algunos individuos de la misma especie tienen necesidades similares, por lo que la competencia entre ellos será muy intensa.

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Una ligera ventaja por parte de un individuo significa la diferencia entre supervivencia y muerte. La competencia entre organismos de especies diferentes se llama competencia interespecífica. Muchas especies de depredadores (halcones, búhos, zorros y coyotes) usan las mismas especies de presa (ratones, conejos) como fuente de alimentación. Si el suministro de alimento es inadecuado, ocurrirá una competencia intensa por el alimento y, ciertamente, una especie depredadora será más exitosa que las otras. En la pradera ocurre el mismo tipo de competencia debido a los recursos limitados. Los pastos crecen rápido, los más altos toman más agua, minerales y luz del sol, mientras que las especies más pequeñas son menos exitosas. A menudo, las especies más pequeñas se encuentran en mayor abundancia cuando las más altas son acabadas por los animales de pastoreo, el fuego y otras actividades. Uno de los efectos de la competencia intraespecífica es que la especie tendrá mayor número de individuos exitosos debido a una mejor interacción y adaptación a su ambiente que sus rivales menos exitosos. Si una de las dos especies en competencia es mejor adaptada para vivir en el área, la especie menos adaptada debe desenvolverse en un nicho ligeramente diferente, emigrar a un área geográfica diferente, o extinguirse. Este concepto se conoce como principio de exclusión competitiva, cuyo principio establece que ninguna especie puede ocupar el mismo nicho, al mismo tiempo y en el mismo lugar. Cuando se examinan a detalle los requisitos del nicho de dos especies

Interacciones: medio ambiente y organismos

similares, por lo regular se encuentran discrepancias significativas entre ellas. La diferencia en los requisitos del nicho reduce la intensidad de competencia entre las dos especies. Por ejemplo, muchas aves pequeñas del bosque comen insectos que obtienen de diferentes maneras: un atrapamoscas se posa en una rama y hace vuelos cortos para atrapar los insectos del aire; un pájaro carpintero excava las aberturas para obtener los insectos rebuscando en la madera, y muchos gorriones revolotean sobre el follaje para capturar a los insectos. Incluso hay especialistas entre estas categorías; por ejemplo, hay diferentes especies de gorriones en distintos tipos de árboles donde creen obtener su alimento.

Relaciones simbióticas La simbiosis es una relación física muy cercana y de larga duración entre dos especies diferentes. En otros términos, es común que dos especies estén en contacto físico y por lo menos una de ellas obtiene alguna clase de beneficio de este contacto. Hay tres categorías diferentes de relaciones simbióticas: el parasitismo, el comensalismo y el mutualismo.

Parasitismo El parasitismo es una relación en la que el organismo, conocido como parásito, vive en o sobre otro organismo conocido como huésped, del cual deriva su nutrición. Por lo general, el parásito es más pequeño que el huésped. Aunque el huésped es afectado por la interacción, en general no muere de inmediato por el parásito; incluso, hay algunos huéspedes que viven por largo tiempo y son poco afectados por sus parásitos. Algunos parásitos son mucho más destructivos que otros; sin embargo, las relaciones parásito-huésped recién establecidas son más destructivas que aquellas que tienen una larga historia evolutiva. Con una interacción duradera entre el parásito y el huésped, las dos especies se desarrollan de tal manera que logran acomodarse uno con el otro. No hay mayor interés del parásito de matar a su huésped, pero si lo hace debe encontrar otro. De igual forma, el huésped desarrolla defensas contra el parásito, a menudo reduce el daño hecho por el parásito a un nivel que el huésped puede tolerar. Muchos parásitos tienen una compleja historia de vida que involucra a dos o más especies de huésped para las diferentes fases

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en el ciclo de su vida. Muchos gusanos parásitos tienen su fase reproductiva-adulta en un carnívoro (el huésped definitivo), pero también pasan por una fase inmadura en que se reproducen asexualmente en otro animal (el huésped intermediario) que el carnívoro usa como alimento. Así, una solitaria común de perro se encuentra en su forma inmadura en ciertos órganos internos de los conejos. Otros ciclos de vida del parásito incluyen animales que llevan el parásito de un huésped a otro. Estos portadores son conocidos como vectores. Por ejemplo, muchos insectos punzantes y ácaros transmiten los parásitos cuando extraen la sangre; la malaria, la enfermedad del lyme, y el mal del sueño son transmitidos por los vectores. Los parásitos que viven en la superficie de sus anfitriones son conocidos como ectoparásitos. Las pulgas, piojos y algunos mohos son ejemplos de ectoparásitos. (Ver figura 5.9.) Muchos otros parásitos, como la solitaria, los parásitos de la malaria, muchos tipos de bacterias y algunos hongos, se llaman endoparásitos porque viven dentro de los cuerpos de sus anfitriones. Así, una solitaria vive en el intestino de su huésped, pero donde puede resistirse a ser digerida y mantener los nutrientes del intestino. Si un anfitrión tiene una o dos solitarias, logra vivir durante algún tiempo con una pequeña incomodidad para soportar a sus parásitos. Cuando el número de parásitos es grande el huésped puede morirse. Incluso las plantas pueden ser parásitos; por ejemplo, el muérdago es una planta floreciente que es parasitaria en los árboles. Se establece en la superficie de un árbol cuando un ave transfiere la semilla al árbol. Entonces, crece bajo los tejidos conductores del agua del árbol, y usa el agua y los minerales que obtiene de estos tejidos para apoyar su propio crecimiento. El parasitismo es una estrategia de vida muy común. Si catalogáramos a todos los organismos en el mundo encontraríamos muchas más especies parasitarias que no parasitarias. Cada organismo, incluyendo al ser humano, puede ser usado como huésped.

Comensalismo Si la relación entre los organismos consiste en que un organismo se beneficia mientras el otro no es afectado, se llama comensalismo. Es posible visualizar una relación parasitaria que evoluciona en un comensal. Puesto que los parásitos por lo general evolucionan para hacer el menor daño posible a su huésped y éste combate los efectos negativos del pará-

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sito, en el futuro podrían evolucionar al punto en que el huésped no sea dañado en absoluto. Existen muchos ejemplos de relaciones de comensalismo. Muchas orquídeas usan a los árboles como una superficie para crecer. El árbol no es perjudicado o ayudado, pero la orquídea necesita una superficie para establecerse y beneficiarse al estar cerca de la cresta del árbol donde también puede tomar más luz del sol y lluvia. Algunos musgos, helechos y la vid utilizan las superficies de los árboles. En el océano, muchos tiburones tienen un pez más pequeño, conocido como rémora, ligado a ellos. Las rémoras tienen unas ventosas sobre su cabeza que utilizan para unirse al tiburón en el recorrido que hace a lo largo del océano. Cuando el tiburón se alimenta, la rémora se libera y obtiene pequeños pedazos de alimento que el tiburón tira. Entonces, la rémora se vuelve a sujetar al tiburón, el cual no parece ser afectado positiva o negativamente por las rémoras. (Ver figura 5.10.) Muchas relaciones de comensalismo son bastante oportunistas y, en algunos casos, no involucran el contacto físico a largo plazo. Por ejemplo, muchas aves dependen de árboles de muchas especies diferentes como un lugar para construir sus nidos, pero no usan el mismo árbol después de un año. De forma similar, por la primavera, los abejorros construyen nidos subterráneos en los nidos del ratón que no son utilizados por largo tiempo.

Pulga (ectoparásito)

Mutualismo

Solitaria (endoparásito)

El mutualismo es otro tipo de relación simbiótica, que es realmente benéfica para las dos especies involucradas. En muchas relaciones mutualistas la relación es obligatoria; así, una especie no puede vivir sin la otra. En otras, las especies logran existir en forma separada, pero tienen más éxito cuando están implicadas en una relación mutualista. Algunas especies de acacia, un árbol espinoso, proporcionan alimento en forma de soluciones de azúcar en la estructura de sus tallos; mientras que ciertas especies de hormiga comen estas soluciones y viven en el árbol protegiéndolo de cualquier animal que quiera alimentarse de él. Ambos organismos se benefician: las hormigas reciben alimento y un lugar para vivir, y el árbol es protegido de animales que lo usarían como alimento. Un nutriente del suelo que normalmente es un factor limitante para el crecimiento de las plantas es el nitrógeno. Muchos tipos de plantas, como las legumbres (frijoles, trébol y árboles de acacia) y los árboles alder tienen bacterias que viven en nódulos pequeños en sus raíces.

Figura 5.9 Parasitismo.

Las pulgas son insectos pequeños que viven en las plumas de los pájaros o en la piel de mamíferos, ahí muerden a sus huéspedes para obtener sangre. Se llaman ectoparásitos debido a que viven en la superficie de sus huéspedes. La solitaria vive dentro de los intestinos de sus huéspedes, de donde absorbe alimento. Estos organismos se llaman endoparásitos porque viven dentro de sus huéspedes.

Las raíces forman estos nódulos cuando se infectan con ciertos tipos de bacterias, las cuales no causan la enfermedad pero sí proporcionan nitrógeno a las plantas. El nitrógeno contiene moléculas que las bacterias utilizan para su crecimiento. Las bacterias fijadoras de nitrógeno benefician la vida del lugar y los nutrientes que las plantas proporcionan, y las plantas se benefician del nitrógeno que reciben. (Ver figura 5.11.) En forma similar, muchos tipos de hongos forman una asociación con las raíces de las plantas. Las asociaciones de raízhongo se llaman mycorrhizae. El hongo obtiene moléculas orgánicas de las raíces de la planta, y las ramas naturales de los hongos

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Figura 5.10

Comensalismo. Las rémoras se unen al recorrido de los tiburones y se alimentan con los trozos de alimento que éstos pierden. Las rémoras obtienen un beneficio y los tiburones no parecen ser afectados por su presencia.

ayudan a la planta a obtener nutrientes, tales como fosfatos y nitratos. En muchos casos es claro que la relación es obligatoria.

Algunas relaciones son de difícil clasificación A veces no es fácil categorizar las relaciones que los organismos tienen entre sí. Por ejemplo, no siempre es sencillo decir si una relación es del tipo depredador-presa o es una relación huésped-parásito. ¿Cómo clasificaría a un mosquito o a una garrapata? Ambos animales requieren alimentarse de sangre para vivir y reproducirse, no matan ni se comen a su presa, tampoco viven en un anfitrión por un periodo largo. Esta pregunta señala la dificultad que existe cuando se intenta poner todos los tipos de interacciones del organismo en alguna categoría. Sin embargo, es posible eliminar este problema si los llamamos parásitos temporales o depredadores de sangre. Otra relación que no encaja es la que mantienen ciertas aves como los tordos y los cucús europeos con otras aves. Los tordos y los cucús europeos no construyen nidos, pero ponen sus huevos en los de otras especies para que sean adoptados y acurrucados a expensas de sus propias crías, que por lo general mueren. Esta situación se llama parasitismo del nido o parasitismo de la cría. (Ver figura 5.12.) En cuanto a los animales de pastoreo, ¿son depredadores o parásitos de las plantas que comen? A veces matan la planta que comen, mientras que en otras ocasiones sólo quitan parte de la planta y el resto continúa creciendo. En cualquier caso, la planta es

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Figura 5.11 Mutualismo. El crecimiento sobre las raíces de esta planta contiene bacterias benéficas que hacen que el nitrógeno esté disponible en la planta. La relación también beneficia a las bacterias, ya que éstas obtienen materiales crudos de la planta. Se trata de una relación de beneficio mutuo. dañada por la interacción y es beneficiada por el pastoreo. También hay relaciones mutualistas que no requieren contacto permanente entre los participantes en la relación. Las abejas y las flores se polinizan con el mutuo beneficio de sus interacciones. Las abejas obtienen polen y néctar como alimento y la planta se poliniza, pero una parte activa de la relación influye en una sola parte de la vida de cualquier planta, y las abejas no se restringen a una especie de planta como alimento. En realidad, las abejas cambian a diferentes flores en las distintas épocas del año.

Interacción humana. Una perspectiva diferente En términos de nuestra habilidad para modificar los ecosistemas, los humanos somos los organismos dominantes en la Tierra. Nuestro nicho es más amplio e interactuamos de manera recíproca y de muchas maneras con los organismos con los que compartimos el planeta. Si examinamos nuestras actividades, se aprecia que hemos complicado las interacciones con otros organismos y que éstas se pueden ubicar en las mismas categorías que

Interacciones: medio ambiente y organismos

Figura 5.12 Parasitismo del nido (cría). Este vireo ojos rojos se alimenta de un tordo de cabeza café que se colocó en su nido. Un tordo hembra puso su huevo en el nido del vireo. El vireo es perjudicado porque no está ayudando a su propia cría, y el tordo se beneficia porque no necesita gastar su energía para construir y defender un nido o colectar alimento de su propia cría.

se utilizan para describir las relaciones entre organismos no humanos. Depredador. El humano en todas partes del mundo utiliza a los animales como alimento. Algunos animales son matados por ellos mismos, mientras que otros son sacrificados por los empleados de los rastros. Herbívoros. Los humanos dependen de muchos tipos de plantas como fuente primaria de alimento. El pastoreo y el cultivo incluyen el consumo de las partes de una planta viva, sin matar la planta por entero. Cultivamos para consumo plantas como espárragos, lechugas, brócolis y muchas otras. El forraje forma parte del alimento disponible en la naturaleza. Las personas cazador-presa invierten mucho tiempo en producir materiales para forraje comestible, tal como las raíces, frutas y semillas. Incluso los individuos de culturas sofisticadas comprometen las actividades de forraje cuando eligen bayas silvestres, hongos o espárragos.

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Salud humana y especies exóticas La viruela del mono es una enfermedad viral muy contagiosa, que ocurre en varios tipos de mamíferos, principalmente en las regiones tropicales de África central y oriental. Es similar a la viruela pero generalmente es mucho más leve. Descubierta en 1958 en África, la enfermedad del mono se presentó primero en la marmota de pradera y en humanos en Estados Unidos en mayo de 2003. Los individuos empezaron a contagiarse de la enfermedad del mono principalmente como resultado del contacto con marmotas de pradera que se contagiaron de esta enfermedad, importada en roedores africanos. Las investigaciones implicaron a un embarque de animales importados de Ghana que arribaron a Texas el 9 de abril de 2003. Este embarque contenía cerca de 800 mamíferos pequeños de nueve especies diferentes, incluyendo seis géneros de roedores africanos que tuvieron contacto con los perros de la pradera. En junio de 2003 el Centro para el Control de Enfermedades (CDC) llevó a cabo un embargo inmediato en la importación de toda forma de roedores africanos. Como una medida de salud pública, la Administración de Alimento y Droga (FDA), junto con el CDC, prohibió el transporte del comercio interestatal o la venta de cualquier tipo de distribución comercial o pública, incluso la descarga de marmota de pradera o roedores de cualquier tipo provenientes de África: las ardillas

Carroñero. La carroña involucra encontrar y consumir animales que ya están muertos. Nuestros antepasados probablemente se dedicaron de manera activa a la carroña, aprovechando a los carnívoros muertos. Incluso en la actualidad existen lugares donde los alimentos ricos en proteínas, de cualquier animal recién muerto, son suministrados en breve como una fuente de alimento muy estimada. En muchos lugares de Estados Unidos tienen leyes que permiten a las personas tomar los animales muertos por colisiones con automóviles. Comensalismo. Los humanos nos encontramos en ambos lados de una relación comensal. Muchos tipos de organismos usan nuestras casas como lugares para vivir sin afectarnos; las aves pueden anidar en nuestros edificios, las arañas construyen telarañas en nuestras ventanas, y las ratas viven bajo nuestro piso. Otros animales se benefician de los animales que de forma accidental matamos en las carreteras. También derivamos beneficio de los organismos sin afectarlos, como cuando sentimos calor por el sol y nos sentamos bajo la sombra

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de árbol, ardillas encordadas, el lirón, el ratón rayado gigante de Gambia y el puerco espín cola de cepillo. El embargo de 2003 fue reemplazado en noviembre del mismo año por una regla final interina con extensas restricciones por la FDA. El brote inicial de la enfermedad del mono asociado a los animales exóticos, causó 37 confirmaciones, 12 probables y 22 sospechas de casos en humanos de Estados Unidos. Mientras estos números no parecen ser grandes, no hay ninguna manera de saber cómo se extendió tal brote. El surgimiento de la enfermedad infecciosa se origina en los animales, como la enfermedad del mono, la plaga y el virus del Nilo Oriental, pero plantea una amenaza a la salud pública en Norteamérica. Al inicio de 2003 un brote de una nueva enfermedad viral conocida como síndrome agudo respiratorio severo (SARS) se originó en China. Es una variación de un coronavirus, un tipo de virus normalmente asociado con el frente frío común, pero que causa síntomas severos y, si no es tratado, puede producir la muerte. En junio de 2003 el virus del SARS se aisló de un animal conocido como gato de Algalia. Este animal se usa como alimento en China y es probable que origine una nueva enfermedad humana. En enero de 2004 el gobierno de China pidió matar a miles de gatos de Algalia cuando un nuevo caso de SARS fue detectado en el país.

de un árbol o cuando dependemos de la descomposición que deteriora la basura. Parasitismo. Aunque los humanos no vivimos sobre otros organismos vivos, sí mantenemos relaciones de naturaleza parasitaria. En algunas culturas africanas la sangre de las vacas es combinada con la leche para servirla como alimento. El jarabe de maple se hace “sangrando” los árboles de maple. En forma similar, los humanos explotan el caucho que los obliga a recurrir a un árbol para conseguir la savia que se usa para obtenerlo. Muchas actividades humanas despojan a los animales; por ejemplo, se sustrae la miel de las abejas y a los pollos los huevos. Mutualismo. Los humanos tenemos muchas relaciones mutualistas con las plantas y los animales. Las plantas y los animales domésticos dependen del ser humano para su apoyo y nutrición quien, a su vez, obtiene de ellos una forma de compañerismo, alimento u otros valiosos recursos. Competencia. Los humanos estamos en competencia con todos los demás organismos de la Tierra. Cuando convertimos la tierra y los recursos acuáticos a nuestro uso exclusivo, privamos a

otros organismos de lo que necesitan para sobrevivir. Cuando el ser humano caza y mata a animales como el bisonte o las gacelas, está en una competencia directa con otros depredadores como los lobos o los leopardos. Debido a nuestra superioridad tecnológica y gran población, por lo general ganamos el juego de la competencia.

Interacciones entre comunidad y ecosistema Hasta ahora se han expuesto maneras específicas en que los organismos individuales actúan recíprocamente con su entorno físico. Sin embargo, a menudo es útil analizar las relaciones ecológicas desde una perspectiva más amplia. Los conceptos de comunidad y ecosistema se enfocan en las relaciones que incluyen diferentes tipos de interacciones. Una comunidad es una reunión de todas las poblaciones de distintas especies de organismos que interactúan en un área. Algunas especies juegan papeles secundarios, mientras que otras tienen papeles principales, pero todas son parte de la

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comunidad. Por ejemplo, el pasto de la pradera juega un papel principal, puesto que además de contribuir con la fotosíntesis proporciona alimento y albergue a los animales que viven en el área. Los saltamontes, la marmota de pradera y el bisonte son consumidores importantes de pasto. La alondra de la pradera consume muchos tipos de insectos y, aunque éstos son una parte notable y llena de color en la escena de la pradera, tienen un papel relativamente pequeño para mantener una comunidad en la pradera. Los hongos y bacterias depositados en el suelo desintegran los cuerpos de plantas y animales muertos y proporcionan los nutrientes necesarios para las plantas. Las comunidades consisten en poblaciones de especies diferentes que interactúan entre sí y con su mundo físico. Un ecosistema es un espacio definido en el que tienen lugar las interacciones entre una comunidad, con todas sus relaciones mutuas y complejas y con el ambiente físico. El mundo físico tiene un papel determinante en los tipos de plantas y animales que pueden vivir en un área. No esperamos ver un árbol bananero en el Ártico o una morsa en el Río Misissippi. Los árboles bananeros se adaptan a áreas calurosas, húmedas y tropicales, pero las morsas requieren aguas frías del océano. Algunos ecosistemas, como los prados y ciertos tipos de bosques, se forman por los incendios periódicos. El tipo de suelo y la cantidad de humedad también influyen en los tipos de organismos encontrados en un área. Aunque es fácil ver que el ambiente físico pone limitaciones en los tipos de organismos que pueden vivir en un área, es importante reconocer que los organismos impactan sus ambientes físicos. Los árboles descomponen la fuerza del viento, mientras que los animales de apacentamiento forman los caminos y los gusanos de tierra crean agujeros que airean la tierra. Los conceptos de comunidad y ecosistema están relacionados; sin embargo, un ecosistema es un concepto más amplio porque involucra aspectos físicos como los procesos biológicos. Cada sistema tiene partes que se relaciona entre sí de formas muy específicas. Una bicicleta tiene ruedas, un marco, guías, frenos, pedales y un asiento; estas partes deben organizarse de cierta manera o el sistema conocido como bicicleta no funcionará. Es muy simple, los ecosistemas tienen partes que deben organizarse en formas específicas porque de lo contrario, los sistemas no operarán. Un concepto de ecosistemas más completo se analiza desde tres puntos de vista: el papel principal de los organismos, la forma de energía utili-

CAPÍTULO 5

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zada dentro del ecosistema y el ciclo del trayecto de los átomos de un organismo a otro.

Principales funciones de los organismos en los ecosistemas Es posible encontrar varias categorías de organismos en cualquier ecosistema. Los productores son organismos que emplean fuentes de energía para crear complejas moléculas orgánicas a partir de las sustancias inorgánicas simples de su ambiente. En casi todos los ecosistemas la energía es proporcionada por el sol y algunos organismos como las plantas, las algas y seres acuáticos muy diminutos llamados fitoplancton, los cuales usan la energía ligera para llevar a cabo la fotosíntesis. Los productores son los únicos organismos en un ecosistema que logran atrapar la energía y crear el nuevo material orgánico del material inorgánico, por lo que todos los demás organismos dependen directa o indirectamente de los productores como fuente de alimento. Estos organismos son llamados consumidores porque consumen la materia orgánica para proporcionarse energía y moléculas orgánicas que necesitan para fortalecer sus propios cuerpos. Una parte importante de su papel es el proceso de respiración en la cual deterioran la materia orgánica a materia inorgánica. Sin embargo, algunos consumidores tienen papeles muy diferentes de otros. Por ejemplo, los consumidores primarios, conocidos como herbívoros, son animales que comen productores (plantas o fitoplancton) como una fuente de alimento. Los herbívoros comen vegetales, insectos y semillas para aves, por lo general son

Tabla 5.1

numerosos en el ecosistema, donde sirven de alimento para los próximos organismos de la cadena. Los consumidores secundarios o carnívoros son animales que se alimentan de otros animales y se subdividen en categorías basadas en la especie de presa que capturan y comen. Algunos carnívoros, como los escarabajos, mariquita, comen principalmente herbívoros como los áfidos; otros, como las águilas, en primera instancia comen peces que ellos mismos capturan. Aunque existen distintos conceptos interesantes, la mayoría de los carnívoros comerán cualquier animal que puedan capturar y matar. Además, muchos animales llamados omnívoros incluyen plantas y animales en su dieta. Incluso, algunos considerados carnívoros (zorros, osos) por lo regular incluyen en su dieta grandes cantidades de plantas. En forma recíproca, los animales considerados herbívoros (ratones, ardillas, pájaros que comen semillas) consumen animales de manera regular como una fuente de alimento. Una última categoría de consumidor es el degradador. Los degradadores son organismos que usan materia orgánica inerte como una fuente de energía y la materia cruda como una sustancia para fortalecer su cuerpo. Siempre que un organismo deja parte de sí mismo, es decir, excreta productos de desechos o deja animales muertos, mantiene una fuente de alimento para el degradador. Además, los degradadores son sumamente importantes porque realizan la respiración en el reciclaje, convirtiendo la materia orgánica a inorgánica. Muchos animales pequeños, como los hongos y las bacterias, llenan estos nichos. (Ver tabla 5.1.)

Papeles en un ecosistema

Categoría

Papel principal o acción

Ejemplos

Productor

Convierte moléculas inorgánicas simples en moléculas orgánicas para el proceso de fotosíntesis. Usa la materia orgánica como una fuente de alimento. Come plantas directamente. Mata y come animales. Come plantas y animales.

Árboles, flores, pastos, helechos, musgos, algas.

Consumidor Herbívoro Carnívoro Omnívoro Carroñero

Parásito Degradador

Interacciones: medio ambiente y organismos

Come carne pero a menudo la consigue de animales que murieron por accidente, por enfermedad, o fueron víctimas de otros animales. Vive en o sobre otro organismo vivo y recibe alimento de éste. Regresa material orgánico en materia inorgánica; por lo tanto, completa el ciclo de los átomos.

Animales, hongos y bacterias. Saltamontes, alce, humano vegetariano. Lobo, lucio y libélula Ratas, mapaches y la mayoría de los humanos. Coyote, buitre, moscardones.

Solitaria, muchas bacterias y algunos insectos. Hongos, bacterias, algunos insectos y gusanos.

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Especies clave Los ecosistemas típicamente contienen muchas especies diferentes que actúan en forma recíproca entre sí y con su entorno físico. Sin embargo, algunas tienen papeles más centrales que otras. En el reconocimiento de esta idea, los ecologistas desarrollaron el concepto de especies clave. Una especie clave es aquella que tiene un papel crítico para participar en el mantenimiento de ecosistemas específicos. En los ecosistemas de la pradera, los animales de pastoreo son muy importantes porque mantienen la mezcla de especies típicas de un prado. Sin muchas de estas influencias de los animales de pastoreo la naturaleza no podría hacer los cambios de la pradera. Un estudio de los pastizales de la pradera americana indicó que cuando el bisonte está presente incrementa la biodiversidad del sitio. Por consiguiente, el bisonte típico come los pastos y admite especies de plantas más pequeñas que por lo general no lograrían prosperar porque quedarían a la sombra de los pastos altos. En los campos sin pastorear los pastos altos se vuelven una vegetación dominante y disminuyen la biodiversidad. El bisonte hace un tipo de excavación en el suelo a la cual se le llama revuelco; con ésta, se provee de polvo o barro para cubrirse. Estos animales se revuelcan para retener muchas especies de plantas que por lo general viven en áreas desequilibradas. Incluso, se ha demostrado que la orina del bisonte es una fuente importante de nitrógeno para las plantas. Además, las actividades del bisonte afectan la magnitud e impacto de los incendios; otro rasgo importante del ecosistema de la pradera. El bisonte prefiere alimentarse en sitios recién incendiados, los visita varios días o por largas temporadas, por lo que tienden a realizar una labor de reparación de áreas de pastoreo. Es menos probable que las áreas de pastoreo sufran incendios, que son la causa más prevaleciente en las labores de reparación. El concepto de especies clave también se aplica a los ecosistemas marinos. La relación entre los erizos de mar, las nutrias de mar y los bosques de algas marinas sugieren que las nutrias de mar son una especie clave. Las nutrias de mar comen erizos de mar, que a su vez se alimentan de algas marinas. Una reducción en el número de nutrias da como resultado un incremento en el número de erizos de mar. Este incremento se debe a la fuerte remoción de algas marinas por parte de los erizos de mar. Cuando la cantidad de algas marinas es muy reducida, los peces y muchos otros animales que viven dentro de

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sus capas, pierden su hábitat y la biodiversidad es reducida en forma significativa. El concepto de especies clave es útil para los ecologistas y los encargados de destinar los recursos porque ayuda a que comprendan que no se puede tratar igual a todas las especies. Algunas de ellas tienen papeles cíclicos, por lo que su eliminación o reducción severa provoca una alteración en los ecosistemas. En algunos casos, la pérdida de las especies clave es el resultado de la modificación permanente de un ecosistema que es considerado diferente de la mezcla original de especies.

Flujo de energía a través de los ecosistemas Un ecosistema es un mecanismo autorregulador y estable, pero no inmutable. Los organismos crecen dentro de él, se reproducen, se deterioran y mueren. Además, un ecosistema requiere de una recepción continua de energía para seguir manteniendo su estabilidad. La única fuente significativa de energía para la mayoría de los ecosistemas es la luz solar. Los productores son los únicos organismos capaces de atrapar la energía solar a través

del proceso de la fotosíntesis y hacerla disponible para el ecosistema. La energía es almacenada en forma de enlaces químicos en grandes moléculas orgánicas como los hidratos de carbono (azúcares, almidones), grasas y proteínas. La energía es acumulada en las moléculas de los productores, que a su vez las transfieren a otros organismos cuando son comidos. Cada paso en el flujo de energía a través de un ecosistema es conocido como un nivel trófico. Los productores (plantas, algas, fitoplancton) constituyen el primer nivel trófico y los herbívoros forman el segundo nivel. Los carnívoros que comen herbívoros son el tercer nivel trófico y los carnívoros que comen a otros carnívoros son el cuarto nivel. Los omnívoros, parásitos y carroñeros ocupan un nivel trófico diferente, dependiendo de lo que hagan para comer en el momento. Si comemos un pedazo de bistec, estamos en el tercer nivel trófico; en cambio, si comemos apio estamos en el segundo nivel. (Ver figura 5.13.) La segunda ley de la termodinámica dice que la energía siempre se transforma de una forma a otra, y alguna energía se convierte en no útil (por lo general en pérdida de calor). Así, siempre hay menos energía útil en proceso de conversión. Cuando la energía se

Halcón Cuarto nivel trófico Tercer nivel trófico

Degradador

Segundo nivel trófico

Consumidor terciario Carnívoro Consumidor secundario

Serpiente

Carnívoro Consumidor primario Herbívoro

Ratón Pasto

Primer nivel trófico

Productor

Figura 5.13 Flujo de energía a través de un ecosistema.

Cuando la energía fluye en un ecosistema, ésta se transfiere a través de varios niveles conocidos como niveles tróficos. Cada nivel trófico contiene cierta cantidad de energía, y cada vez que la energía fluye se convierte en otro nivel trófico; cerca de 90% de la energía útil se pierde por lo general como calor en el entorno. Por consiguiente, en la mayoría de los ecosistemas los niveles tróficos más altos contienen menos energía y organismos.

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transfiere de un nivel trófico a otro, la cantidad de energía útil disminuye de forma sucesiva en cada nivel. Esta pérdida de calor se disipa en el entorno y calienta el aire, el agua o la tierra. Además de esta pérdida de calor, los organismos deben gastar la energía para mantener sus propios procesos de vida. Masticar el alimento, defender los nidos, caminar a los pozos de agua o aumentar la producción y la descendencia requiere de un gasto de energía. Por lo tanto, la cantidad de energía contenida en los niveles tróficos es más alta que en otros niveles. Alrededor de 90% de la energía útil se pierde con cada traslado al próximo nivel trófico. De esta manera, en cualquier ecosistema, la cantidad de energía contenida en el nivel trófico del herbívoro sólo es cerca de 10% de la energía contenida en el nivel trófico del productor. La cantidad de energía en el tercer nivel trófico es aproximadamente 1% de la que se encuentra en el primer nivel trófico. Como es difícil medir la cantidad de energía contenida en cada nivel trófico, los ecologistas acostumbran usar otras medidas para aproximar la relación entre las cantidades de energía en cada nivel. Una de estas medidas es la biomasa, que es el peso de materia viva en un nivel trófico. En un ecosistema simple es posible coleccionar y pesar a todos los productores, herbívoros y carnívoros. Los resultados muestran a menudo lo que sucede con la cantidad de energía: el mismo 90% que hay de un nivel trófico al próximo.

Cadenas y redes alimenticias La transferencia de energía de un nivel trófico al siguiente da como resultado un proceso que se conoce como cadena alimenticia, en donde un organismo consume a otro. Por ejemplo, los árboles de sauce crecen bien en la tierra muy húmeda, quizá cerca de un estanque. Las hojas de los árboles capturan luz del sol y convierten el anhídrido carbónico y el agua en azúcares y otras moléculas orgánicas. Además, las hojas sirven como una fuente de alimento para insectos, como las orugas y escarabajos de hoja que tienen boca para masticar y un sistema digestivo para procesar el alimento. Algunos de estos insectos son comidos por arañas que caen de los árboles al estanque, donde se convierten en el alimento de una rana. Cuando la rana nada de un lirio a otro, un róbalo grande se la come. Un humano puede usar una rana artificial como un señuelo e incitar al róbalo a salir de su escondite. Una cena de pescado es el punto final en esta cadena de eventos que empeza-

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ron con las hojas de un árbol de sauce. (Ver figura 5.14.) Esta cadena alimenticia tiene seis niveles tróficos. Cada organismo ocupa un nicho específico y tiene habilidades especiales que lo adaptaron a su nicho; asimismo, cada organismo en la cadena alimenticia está involucrado en la transformación de materia y energía de una forma a otra. Algunas cadenas alimenticias dependen de un suministro constante de pequeños pedazos de materia orgánica muerta que genera situaciones donde la fotosíntesis tiene lugar. Los pequeños pedazos de materia orgánica inerte se llaman detritus. Es posible encontrar cadenas alimenticias de detritus en una gran variedad de situaciones. Los fondos de los lagos profundos y los océanos son oscuros para la fotosíntesis; por ello, los animales y degradadores que viven ahí dependen de las corrientes que les llevan pedazos pequeños de materia orgánica de las capas superiores del agua donde la fotosíntesis tiene lugar. En forma similar, en la mayoría de los arroyos, las hojas y otros desechos orgánicos sirven como fuente principal de materia orgánica y energía. Una planta de tratamiento de agua residual también es una cadena alimenticia de detritus en la cual las partículas y la materia orgánica disuelta proporcionan una serie de bacterias y protozoarios que usan este material como alimento. En otro ejemplo, el suelo del bosque recibe hojas que deja la cadena alimenticia del detritus. En las cadenas alimenticias del detritus una mezcla de insectos, crustáceos, gusanos, bacterias y hongos cooperan en el rompimiento de grandes pedazos de materia orgánica, mientras que al mismo tiempo son alimentados entre sí. Cuando una hoja se muere cae al suelo forestal, es colonizada por bacterias y hongos que inician el proceso de descomposición. Un gusano de tierra también se alimenta de la hoja y al mismo tiempo consume las bacterias y los hongos. Si ese gusano de tierra es comido por un pájaro, se vuelve parte de una gran cadena alimenticia que incluye tanto la materia de una cadena alimenticia de detritus como una cadena alimenticia conductora de la fotosíntesis. Cuando varias cadenas alimenticias se superponen y se intersecan, forman una red de alimentos. (Ver figura 5.15.) Este diagrama es típico de las interacciones que tienen lugar en una comunidad. Es probable que cada organismo sea una fuente de alimento para varios organismos; incluso, las redes más simples de alimentos son complejas. La nota del ángulo superior izquierdo de la figura 5.15 considera que el halcón cobrizo

Interacciones: medio ambiente y organismos

Figura 5.14 Cadena alimenticia. Cuando un organismo alimenta a otro, la energía fluye a través de esta serie que se conoce como cadena alimenticia.

de pico afilado utiliza muchos tipos de aves como una fuente de alimento. Estos halcones

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Comunidad del álamo maduro Úlcera Fomes

Oriol de Baltimore El carbonero Moscatón pequeño Gallinácea de pecho rosado Sauce zorsal

Pájaro carpintero peludo

Álamo Cornejo Avellana Gaulteria Zarzaparrilla

Escarabajo barrenador de madera Gallo de collar

Insectos Conejo

Halcón ánsar

Arañas Halcón cobrizo de pico afilado

Gran búho cornudo

Cuervo

Pájaro carpintero

Frontera del bosque Comunidad del álamo inmad uro

Comunidad del sauce Gorrión amarillo Mirlo rojo Mirlo de bronce

Tictac

Fojas Patos

Reyezuelo casero

Gorrión

Arañas

Insectos

Humano

Escarabajo de hoja

Rana

Conejos de nieve

Álamo Vireo ojos rojos Baya de nieve Gorrión amarillo Avellana Punzón dorado Choke rojo cereza Pájaro maullador Trillar café Pípilo ojirrojo Insectos Petirrojo Rata de agua lomo rojo Suelo Franklin Ardilla Arañas

Comunidad de la prader a

Peces Serpiente corvada

Rata de agua de la pradera

Humano Hormigas

Pastos y girasoles

Coyote Comadreja Mofeta Gusano cortador Saltamontes Escarabajos de chasquido Ardilla terrestre de bolsillo Ardillas de tierra

Figura 5.15 Redes de alimentos.

Muchos tipos de interacciones entre los organismos en un ecosistema constituyen una red de alimentos. En esta red de interacciones varios organismos serían afectados si un organismo clave fuera reducido en número. Observe al conejo en una comunidad de álamo maduro y observe cuántos organismos lo usan como alimento.

Fuente: R. D. Bird, “Comunidades bióticas del asentamiento central del Álamo en Canadá”, Ecología, 11 (abril de 1930): 410.

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Contaminantes en la cadena alimenticia del pez de los Grandes Lagos Cuando los organismos comen, las moléculas que se mueven en el abrevadero son una cadena alimenticia de un organismo a otro. Muchas moléculas son simplemente recicladas a través de los senderos de nutrición porque se deterioran al beber organismos en descomposición. Sin embargo, los humanos han inventado un gran número de moléculas orgánicas que no se descomponen con facilidad, tienden a permanecer en las cadenas alimenticias y aumentan el número de concentraciones en organismos que están en los niveles tróficos más altos. El área de los Grandes Lagos se desarrolló como un centro industrial porque los lagos proporcionaron una manera eficaz de mover la materia prima y los productos; por lo tanto, el agua se volvió indispensable para los procesos industriales. En el pasado, muchas de estas industrias descargaron metales pesados y moléculas orgánicas dentro del agua como un subproducto accidental de los procesos de manufactura o porque era una forma barata de deshacerse del material no deseado. Muchas de las moléculas orgánicas son producto de una síntesis orgánica moderna y, por consiguiente, algunas veces estas bacterias y hongos se deterioran. Existen altas concentraciones de materia inorgánica en el ambiente que también puede aumentar una concentración anormal en los organismos. Los científicos han identificado cerca de 500 diferentes organismos contaminados en el cuerpo de los peces de los Grandes Lagos. La mayoría en cantidades pequeñas que no representan un serio riesgo; no obstante, otros peces presentan enormes concentraciones porque los responsables de la salud pública no se interesan en ello. Debido a que la materia no se degrada, los peces tienden a acumular más de estas materias tóxicas en sus cuerpos y se van degenerando. Además, los peces carnívoros que son alimentados en el nivel trófico más alto acumulan más de estos compuestos. Esto es justo lo que pasa a las poblaciones de carnívoros, por ello tenemos que cuidar las altas concentraciones de contaminantes. Si las personas forman parte de la cadena alimenticia, los peces contaminados acumularán sus contaminantes en los cuerpos con efectos fatales. No es posible revisar cada uno de los peces para ver si es comestible. El costo para localizar los contaminantes sería enorme. Por consiguiente, los estados y provincias que rodean a los Grandes Lagos tienen asesores que desarrollan estrategias para ayudar a las personas a evitar el consumo del pescado. Existen algunas diferencias menores entre los gobiernos estatales y provincias, por lo que los avisos de precaución son típicos.

generan varias cadenas alimenticias. Si una presa no está disponible inmediatamente, ellos pueden cambiar a otra cosa sin mucho problema. Estos tipos complejos de redes de alimento tienden a ser más estables que las cadenas alimenticias simples que sólo tienen algunas uniones entrelazadas.

Ciclos de nutrición en los ecosistemas. Ciclos biogeoquímicos Toda la materia está formada por átomos, los cuales son ciclos entre las porciones vivas y

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1. Algunas especies de peces como la carpa y el pez gato buscan su alimento en el fondo y tienden a recolectar contaminantes que están en los sedimentos profundos. En muchas áreas de los Grandes Lagos la gente es advertida de no comer estos peces. 2. Los peces grandes en general tienden a consumir más alimento, por lo que tienen la oportunidad de acumular más contaminantes. Por lo tanto, la gente es advertida de comer sólo peces pequeños. 3. Debido a que muchos de los contaminantes contienen grasa soluble, es necesario quitar la grasa o cocinar de tal forma que la pulpa sea separada de la grasa. Los consumidores son advertidos de que la grasa puede estar en muchas áreas. 4. La cantidad de contaminación a que una persona es expuesta está directamente relacionada con el número de peces ingeridos por persona. A la población se le recomienda disminuir el consumo de peces, mientras que a las mujeres embarazadas y jóvenes con frecuencia se les pide no comer de ningún pescado.

El cáncer de boca de este pez cabeza de toro es una muestra de los carcinógenos que hay en el río Fox Wisconsin. En algunos arroyos de los Grandes Lagos, el cáncer en los peces tiene un alcance de 84 por ciento.

las inertes en un ecosistema. Las actividades involucradas en los ciclos de los átomos incluyen procesos biológicos, geológicos y químicos. Por lo tanto, estos ciclos de nutrición se denominan ciclos biogeoquímicos. Los átomos que son más comunes en los organismos vivos son: el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno y el fósforo; éstos se encuentran en importantes moléculas orgánicas como las proteínas, el ADN, los hidratos de carbono y las grasas que hay en todo tipo de organismos vivos. Las moléculas orgánicas contienen cantidades enormes de átomos de carbono entrelazados; en un inicio están formadas por moléculas in-

Interacciones: medio ambiente y organismos

orgánicas cuyas actividades productoras se transfieren de un organismo a otro para formar una cadena alimenticia. Los procesos de respiración y descomposición finalizan la compleja molécula orgánica y la convierten en una molécula inorgánica que regresa a su ambiente abiótico. En esta sección se analiza el flujo de tres tipos de átomos dentro de las comunidades bióticas y abióticas en un ecosistema: carbono, nitrógeno y fósforo.

Ciclo del carbono Todo ser vivo está compuesto de moléculas orgánicas que contienen átomos del elemento

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Dióxido de carbono (CO2)

Oxígeno (O2)

Respiración de las plantas

Fotosíntesis de las plantas

Respiración de los animales

Ingestión

Ingestión

Materia orgánica muerta y residuos

Descomposición por la respiración de los organismos

Figura 5.16

Ciclo del carbono. Los átomos de carbono son ciclos que se dan a través de los ecosistemas. Las plantas pueden incorporar átomos de carbono a partir del dióxido de carbono que se encuentra en las moléculas orgánicas cuando llevan a cabo la fotosíntesis. Las moléculas orgánicas de carbono que contienen son transferidas a los animales cuando éstos comen plantas u otros animales. Los residuos orgánicos o de organismos muertos son consumidos por los organismos en descomposición. Todos los organismos, plantas, animales y degradadores devuelven los átomos de carbono a la atmósfera cuando llevan a cabo la respiración. Los átomos de oxígeno están presentes en los ciclos en el momento que los átomos del carbono realizan su ciclo.

de carbono. El ciclo del carbono incluye procesos y trayectos que involucran la captura de moléculas inorgánicas de carbono, mientras se transforman en moléculas orgánicas que son utilizadas por los organismos y, por último, se liberan moléculas inorgánicas de carbono al ambiente abiótico. (Ver figura 5.16.) El carbono y el oxígeno se combinan para formar la molécula de dióxido de carbono (CO2), la cual está presente en cantidades pequeñas en forma de gas en la atmósfera y también está disuelta en el agua. Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono de la atmósfera es tomado de las hojas de las plantas donde se combina con el hidrógeno de las moléculas de agua (H2O), que está concentrado en el suelo por las raíces y es transportado a las hojas. Muchos tipos de organismos

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acuáticos como las algas y algunas bacterias también realizan la fotosíntesis, pero absorben dióxido de carbono y moléculas del agua en la cual viven. La energía necesaria para realizar la fotosíntesis es proporcionada por la luz solar. Como resultado de la fotosíntesis, se forman moléculas orgánicas complejas como los carbohidratos (azúcares). Entonces, las moléculas de oxígeno (O2) se liberan en la atmósfera o en el agua durante el proceso de fotosíntesis, ya que las moléculas de agua se dividen para proporcionar los átomos de hidrógeno necesarios para formar moléculas de carbohidratos. El oxígeno restante se deja como un producto residual de la fotosíntesis. En este proceso, la energía ligera es transformada en energía química de reserva, como el azúcar. Las plantas y otros organismos

productores usan estos azúcares para el crecimiento y para mantener la energía de otros procesos que también son necesarios. Los herbívoros usan estas complejas moléculas orgánicas como alimento. Cuando un herbívoro come plantas o algas, las moléculas orgánicas complejas se deterioran en paredes moleculares orgánicas más simples que se vuelven a juntar en moléculas orgánicas específicas que forman parte de su estructura química. El átomo del carbono, que una vez formó parte de una molécula orgánica ahora es un productor, es decir, forma parte de una molécula orgánica en un herbívoro. Además, casi todos los organismos transportan en el proceso de respiración el oxígeno que la atmósfera necesita para descomponer las grandes moléculas orgánicas en dióxido de

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carbono y agua. Mucha de la energía del enlace químico es liberada por la respiración y se disipa como calor, pero la energía restante es usada por el herbívoro para el movimiento, el crecimiento y otras actividades. En forma similar, cuando un herbívoro es devorado por un carnívoro, algunas de las moléculas del herbívoro que contienen carbono se incorporan al cuerpo del carnívoro. Las moléculas orgánicas restantes se pierden en el proceso de respiración para obtener la energía, y liberan dióxido de carbono y agua. Las moléculas orgánicas contenidas en los productos residuales animales y organismos muertos actúan sobre los degradadores que usan esta materia orgánica como una fuente de alimento. El proceso de descomposición de los degradadores involucra la respiración; es decir, la liberación del dióxido de carbono y agua para que las moléculas orgánicas se reciclen en forma natural. En el ciclo del carbono todos los organismos requieren elaborar o consumir moléculas orgánicas para su supervivencia. Los organismos fotosintéticos (productores) capturan el carbono inorgánico en forma de moléculas de dióxido de carbono y elaboran moléculas orgánicas. Casi todos los organismos, incluso las plantas, llevan a cabo la respiración, en donde las moléculas orgánicas se descomponen para proporcionar la energía, mientras que el dióxido de carbono inorgánico es liberado. Los mismos átomos de carbono se siguen usando; no obstante, usted no es exactamente la misma persona que era ayer, ya que algunos de sus átomos de carbono son diferentes. Además, los átomos de carbono han sido involucrados con muchos otros tipos anteriores de organismos vivos del último billón de años. Algunos de ellos fueron residentes temporales en los dinosaurios, los árboles extintos o en los insectos, pero en este momento son parte de usted. Aunque el anterior es un ejemplo terrestre, es importante reconocer que también opera para el ciclo de los sistemas acuáticos. Por lo tanto, el dióxido de carbono disuelto en el agua está disponible para que las plantas acuáticas y las algas lo usen en el proceso de la fotosíntesis. Cuando los consumidores en las redes de alimento usan moléculas de oxígeno que se disuelve en el agua para continuar la respiración, el dióxido de carbono se libera de nuevo en el agua. Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) son parte del ciclo del carbono. En otro tiempo, esta materia estaba en forma de moléculas orgánicas en los cuerpos de organismos vivos. Los organismos fueron

CAPÍTULO 5

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enterrados y los compuestos orgánicos en sus cuerpos fueron modificados por las fuerzas geológicas. Así, los átomos de carbono están presentes en los combustibles fósiles que estaban temporalmente separados del ciclo de carbono activo. Por último, cuando se queman combustibles fósiles, el carbono vuelve a entrar en el ciclo del carbono.

Ciclo del nitrógeno Otro ciclo de nutrición muy importante es el ciclo del nitrógeno, el cual implica el ciclo de los átomos de nitrógeno entre los componentes abióticos y bióticos, así como entre los organismos en un ecosistema. Alrededor del 78% del gas que hay el aire que respiramos está formado de moléculas de gas nitrógeno (N2). Sin embargo, los dos átomos de nitrógeno están muy limitados entre sí y muy pocos organismos pueden usar el nitrógeno en esta forma. Puesto que las plantas y otros productores se encuentran en la base de casi todas las cadenas alimenticias, deben formar nuevas moléculas que contengan nitrógeno, tal como las proteínas y el ADN. Las plantas y otros productores son incapaces de usar el nitrógeno en la atmósfera y deben conseguirlo en forma de nitrato (NO3–) o amoniaco (NH3). Como el nitrógeno atmosférico no es utilizado por las plantas, los compuestos que contienen nitrógeno a menudo sirven para disminuir el suministro y la disponibilidad de nitrógeno, un factor que limita el crecimiento de las plantas. La principal trayectoria en la cual las plantas obtienen compuestos de nitrógeno puede utilizar la ayuda de bacterias que viven en el suelo. Las bacterias llamadas bacterias fijadoras de nitrógeno son capaces de convertir el gas nitrógeno (N2) que se encuentra en el suelo en amoníaco que las plantas pueden usar. Ciertos tipos de estas bacterias viven libremente en la tierra y son llamadas bacterias fijadoras de nitrógeno libres; otras bacterias, conocidas también como bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno, tienen una relación mutualista con ciertas plantas y viven en los nódulos de las raíces de las plantas conocidas como legumbres (guisantes, frijoles y trébol) y en ciertos árboles como los alisos. Algunos pastos y árboles presentan una relación similar con ciertos hongos de raíz que al parecer mejoran la capacidad del nitrógeno fijado de la planta. Una vez que las plantas y otros productores tienen el nitrógeno disponible para ser usado, pueden formar proteínas, ADN y otras importantes moléculas orgánicas de ni-

Interacciones: medio ambiente y organismos

trógeno concentrado. Cuando los herbívoros comen plantas, las moléculas de proteína de la planta están fracturadas en las paredes más pequeñas llamadas aminoácidos. Estos aminoácidos se adaptan nuevamente para formar las proteínas que son típicas para el herbívoro. Este mismo proceso se repite a lo largo de la cadena alimenticia. Las bacterias y otros tipos de organismos en descomposición están involucrados en el ciclo del nitrógeno. Los organismos muertos y sus productos residuales contienen moléculas, como las proteínas, la urea y el ácido úrico que contienen nitrógeno. Los degradadores son afectados cuando el nitrógeno concentrado de las moléculas orgánicas liberan amoníaco, el cual usan en forma directa muchos tipos de plantas. Otros tipos inmóviles de bacterias del suelo llamadas bacterias nitrificantes convierten el amoníaco a nitrito, que a su vez se transforma en nitrato. Las plantas emplean el nitrato como una fuente de nitrógeno para la síntesis de moléculas orgánicas que contienen nitrógeno. Por último, las bacterias conocidas como bacterias desnitrificantes son, aquellas capaces de convertir el nitrito al gas nitrógeno (N2) que se desprende al final en la atmósfera. Estos átomos de nitrógeno pueden reingresar al ciclo con la ayuda de las bacterias fijadoras del nitrógeno. (Ver figura 5.17.) Aunque el patrón cíclico está presente en el ciclo del carbono y el ciclo del nitrógeno, este último muestra dos diferencias significativas. Primero, la mayoría de las conversiones químicas difíciles están formadas por bacterias y otros microorganismos. Sin las actividades de las bacterias, el nitrógeno estaría poco disponible y el mundo sería un lugar muy diferente. En segundo lugar, aun cuando el nitrógeno ingresa en los organismos por la vía de las bacterias fijadoras de nitrógeno y retorna a la atmósfera a través de las acciones de las bacterias desnitrificantes, hay un circuito secundario en el ciclo que recicla directamente los compuestos del nitrógeno de los organismos muertos y de los residuos de los productores. En el suelo ocurre de forma natural que el nitrógeno es a menudo un factor limitante del crecimiento de las plantas. Incluso, para incrementar las cosechas, los granjeros proporcionan fuentes extra de nitrógeno de varias maneras. Los fertilizantes inorgánicos son un método primario de incrementar el nitrógeno disponible. Estos fertilizantes contienen amoníaco o nitrato, o son una combinación de ambos. La fabricación del fertilizante de nitrógeno es cara, ya que requiere de una gran canti-

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Nitrógeno en la atmósfera N2

Bacterias desnitrificantes retornan N2 a la atmósfera

(N2)

El nitrato (NO–3) es usado por las plantas

La bacteria fijadora de nitrógeno se convierte en nitrógeno que puede ser usado por las plantas Animales Los animales comen otros comen animales plantas Aminoácidos

Aminoácidos

Nivel de la tierra Absorción de NH3 por las plantas

Muerte y residuos

Muerte y residuos

Nitrato – (NO3) –

(NO2)

Bacteria nitrificante

Amonio (NH3)

Bacteria nitrificante

Nitrito – (NO2)

Degradadores

Figura 5.17 Ciclo del nitrógeno.

Los átomos de nitrógeno son ciclos en los ecosistemas. El nitrógeno atmosférico es convertido por las bacterias fijadoras de nitrógeno en una forma en que las plantas pueden usarlo como proteína y como otros compuestos. Las proteínas son transferidas a otros organismos cuando un organismo es comido por otro. Los organismos muertos y los productores residuales actúan frente a los organismos en descomposición creando amoníaco que es reutilizado por las plantas o es convertido en otros compuestos de nitrógeno por otros tipos de bacterias. Las bacterias desnitrificantes convierten los compuestos de nitrógeno inorgánico a compuestos de nitrógeno atmosférico.

dad de energía. Por consiguiente, los granjeros usan métodos alternativos para suministrar el nitrógeno y reducir su costo de producción. Varias de estas diferentes técnicas son eficaces; por ejemplo, los granjeros pueden alternar las cosechas de nitrógeno productivo como la soya con las cosechas del nitrógeno que se requiere para el cultivo del maíz. Puesto que la soya es una legumbre simbiótica que tiene bacterias fijadoras de nitrógeno en sus raíces, cuando se planta un año, el exceso de nitrógeno liberado en el suelo puede ser usado por las plantas de maíz maduro el año próximo. Incluso, algunos granjeros alternan las plantas de soya y maíz en el mismo campo. Una técnica ligeramente diferente consiste en fijar por un corto periodo el crecimiento de una cosecha con nitrógeno y después arar el cultivo dentro del suelo para que la materia orgánica se descomponga. En este caso, el amoníaco

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liberado de la descomposición sirve como fertilizante para la cosecha siguiente. Esto es a menudo llamado estiércol verde. Los granjeros pueden agregar el nitrógeno al suelo extendiendo el estiércol que producen los animales en los cultivos del campo, ya que las bacterias del suelo se encargarán de trasformar la materia orgánica y liberar el nitrógeno necesario para las plantas.

El ciclo del fósforo El fósforo es otro elemento común en la estructura de los organismos vivos. Está presente en muchas moléculas biológicas importantes, como el ADN y las celdas de la estructura de la membrana. Además, los huesos y dientes de los animales contienen cantidades significativas de fósforo. El ciclo del fósforo difiere de los ciclos del carbono y del nitrógeno en un aspecto importante: el fósforo no está pre-

sente en la atmósfera como un gas y la última fuente de los átomos de fósforos son las rocas. En la naturaleza, los compuestos de nuevos fósforos se liberan por la corrosión de las rocas y se disuelven en el agua. Las plantas usan los compuestos de fósforo disueltos para construir las moléculas que lo requieren. Los animales obtienen el fósforo que necesitan cuando consumen plantas u otros animales. Cuando un organismo muere o excreta productos residuales, descompone organismos degradadores que reciclan los compuestos de fósforo bajo el suelo. Estos compuestos que están disueltos en el agua son precipitados finalmente como depósitos. Los procesos geológicos elevan estos depósitos y los exponen a la erosión, así hace disponibles los depósitos a los organismos. Los productos residuales de los animales a menudo tienen cantidades significativas de fósforo. En lugares donde las golondrinas o los murciélagos se congre-

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Principios ecológicos y su aplicación

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gan por centenares de años, el espesor de su excremento (llamado guano) es una fuente significativa de fósforo para el fertilizante. (Ver figura 5.18.) En muchos suelos el fósforo sirve para reducir el suministro, y debe proporcionarse para que las cosechas tengan el máximo rendimiento. En los ecosistemas acuáticos, el fósforo también sirve para simplificar en algo el suministro. Por lo general, los fertilizantes contienen nitrógeno, fósforo y compuestos de potasio. Los números en una bolsa de fertilizante indican el porcentaje de cada uno de estos elementos. Por ejemplo, un fertilizante 6-2424 tiene 6% de nitrógeno, 24% de fósforo y 24% de compuestos de potasio. Además del carbono, el nitrógeno y el fósforo, el potasio y otros elementos tienen ciclos dentro de los ecosistemas. En un ecosistema de agricultura, estos elementos son separados cuando la cosecha se levanta. Por consiguiente, los granjeros no sólo deben reaplicar el nitrógeno, el fósforo y el potasio, sino que necesitan analizar otros elementos menos prominentes y agregarlos a su mezcla de fertilizante. Los ecosistemas acuáticos son sensibles a los niveles de nutrientes. Por lo tanto, los niveles altos en nitratos o los compuestos de fósforo con frecuencia producen un rápido crecimiento de productores acuáticos. En la acuacultura, tal como se usa para cultivar el pez gato, se agrega fertilizante al cuerpo de agua para estimular la producción de algas, ya que éstas son la base de muchas cadenas alimenticias acuáticas.

Impacto humano en los ciclos de nutrición Para apreciar cómo funcionan los ecosistemas, es importante tener una comprensión de la forma en que elementos como el carbono, el nitrógeno y el fósforo funciona a través de ellos. Al analizar estos ciclos desde una perspectiva global, queda claro que los humanos los han alterado en forma significativa y de diversas maneras. Dos actividades son responsables de cambios significativos en el ciclo del carbón: la quema de fósiles combustibles y la transformación de los bosques a zonas agrícolas. La quema de fósiles combustibles contiene moléculas de carbón que fueron producidas cuando se petrificaron los organismos. La quema de fósiles combustibles (carbón, petróleo y gas natural) libera grandes cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. La conversión del ecosistema forestal que tiende a almacenar el carbono por largos periodos a un ecosistema de agri-

CAPÍTULO 5

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Fosfato en las rocas Erosión y minería Depósito de sedimentos en el océano

Compuestos de fósforo inorgánico disueltos

Plantas exitosas

Muerte y residuos Degradadores

Muerte y residuos

Fosfatos orgánicos en las plantas Animales que comen plantas

Fosfatos orgánicos en los huesos de los animales

Figura 5.18 El ciclo del fósforo. La fuente de fósforo es la roca que, cuando se disuelve, proporciona el fosfato para las plantas y los animales. cultura que sólo almacena temporalmente el carbono, también causó trastornos en el ciclo del carbono natural. Por ello, cada vez menos carbono se está almacenando en los cuerpos de grandes plantas duraderas como el árbol. La consecuencia de que estas acciones sumen dióxido de carbono en la atmósfera aumentó considerablemente desde que los humanos empezaron a usar los combustibles fósiles en forma masiva. Está claro que el dióxido de carbono está causando los cambios climáticos del mundo, por lo que muchas naciones buscan la manera de reducir el uso de energía y prevenir la deforestación. Este tema se discutirá con más detalle en el capítulo 17, en donde se analiza la contaminación atmosférica. Al quemar fósiles como combustibles se ocasiona una alteración de los ciclos del nitrógeno. Cuando se queman los combustibles fósiles, el oxígeno y el nitrógeno se calientan, el aire mantiene altas temperaturas y una variedad de nitrógeno requerido produce compuestos, que son usados por las plantas como nutrientes para el crecimiento. Muchas personas sugieren que, en comparación con la época preindustrial, estas fuentes de nitrógeno, junto con los fertilizantes, han duplicado la cantidad disponible de nitrógeno.

Interacciones: medio ambiente y organismos

En la agricultura, el fertilizante se utiliza para aumentar el crecimiento de las cosechas. Se pretende incorporar estos nutrientes en los cuerpos de las plantas y animales que nosotros criamos para alimento. Sin embargo, cuando hay mucho nitrógeno o fósforo aplicado como fertilizante o cuando se aplica en mal momento, una gran cantidad se transfiere a ecosistemas acuáticos. Además, elevar el número de animales para alimento resultará en grandes cantidades de residuos animales, los cuales contienen compuestos de nitrógeno y fósforo que a menudo ingresan en las fuentes de agua locales. Esta suma de nitrógeno y fósforo en los ecosistemas acuáticos tiene un significado especial porque los ecosistemas normalmente son privados de estos nutrientes. Además, la presencia de grandes cantidades de estos nutrientes en el agua dulce o agua salada produce un aumento en el desarrollo de bacterias, algas y plantas acuáticas. El incremento en el número de estos organismos puede tener numerosos efectos. Por ejemplo, muchas algas son tóxicas; por ello, cuando su número aumenta en forma significativa podrían matar peces e incidentalmente a los humanos. Un incremento en el número de plantas y algas en los ecosistemas acuáticos también es un factor

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Río

M ississipp

i

para bajar las concentraciones de oxígeno en el agua. Cuando estos organismos se mueren, los degradadores usan el oxígeno del agua mientras descomponen la materia orgánica muerta, lo cual baja la concentración de oxígeno y de los organismos. Por ejemplo, cada verano es más grande “la zona muerta” en el Golfo de México, a las afueras de la boca del Río Mississippi. En el año 2002 cubrió 22 000 kilómetros cuadrados (8 600 millas cuadradas). Esta “zona muerta” contiene pocos peces y un alojamiento profundo de los organismos. Es causada por los bajos niveles de oxígeno debido al rápido crecimiento de algas y bacterias en las aguas que son ricas de nutrientes. Éstos tienen un uso extenso para fertilizantes de grandes áreas de cultivo de Estados Unidos, así como en áreas centrales agotadas por el Río Mississippi y sus afluentes. Por lo tanto, el uso de fertilizantes en el centro agrícola de Estados Unidos deriva en la muerte de peces en el Golfo de México. (Ver figura 5.19.)

Nueva Orleáns

Lago Michiga

Zona muerta

Río Miss our

Rí

n

o Ohio

Río

Missis

si p

pi

i

Golfo de México

Figura 5.19 Impacto de los nutrientes sobre los organismos acuáticos.

El río Mississippi tiene un sistema de desagüe que lleva el agua del centro agrícola de Estados Unidos al Golfo de México. El uso extenso de fertilizantes para la agricultura produce compuestos de nitrógeno y fósforo que son llevados al Golfo de México. Cuando los organismos acuáticos crecen debido a la utilización de fertilizantes, el mayor afectado es el Golfo de México, aun cuando tiene todas las concentraciones de oxígeno que son necesarias para apoyar la mayoría de las formas de vida.

Todo lo que afecta a un organismo durante su ciclo de vida es conocido como su medio ambiente. El ambiente de un organismo puede ser dividido en componentes bióticos (con vida) y abióticos (inertes). En tanto, el espacio que un organismo ocupa es conocido como su hábitat, y el papel que juega en su ambiente se distingue como su nicho. El nicho de una especie es el resultado de la selección natural que dirige la adaptación de las especies a una representación específica de condiciones ambientales. Los organismos actúan de manera recíproca con una variedad de especies. Por ejemplo, los depredadores matan y comen a la presa. Los organismos que tienen las mismas necesidades compiten entre sí, se hacen daño mutuo, pero uno normalmente es menos perjudicado y sobrevive. Las relaciones simbióticas son aquellas en las que los organismos viven con un contacto físico constante. Los parásitos viven en otro organismo, lo cual deriva en beneficio de la relación mientras no se dañe al huésped en el proceso. Los organismos comensales representan un beneficio para otro organismo, siempre y cuando no

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dañe al huésped. Los organismos mutualistas son los que ambos se benefician de su relación. Una comunidad es una parte biótica en un ecosistema que es la representación de poblaciones entrelazadas de organismos. Esos organismos y su ambiente abiótico constituyen un ecosistema. En un ecosistema, la energía es atrapada por productores y flujos de productores a través de varios niveles tróficos de consumidores (herbívoros, carnívoros, omnívoros y degradadores). Alrededor de 90% de la energía se pierde en el paso de un nivel trófico al próximo, lo cual significa que la cantidad de biomasa es menor en los niveles tróficos más altos, pero que es más alta en los niveles tróficos más bajos. La sucesión de organismos a través de los flujos de energía se conoce como una cadena alimenticia. Cuando varias cadenas alimenticias interactúan, constituyen una red de alimento. El flujo de átomos a través de un ecosistema involucra a todos los organismos en la comunidad. El ciclo del carbono, del nitrógeno y del fósforo son ejemplos de cómo estos materiales tienen ciclos en los ecosistemas.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Problema-análisis Extracción del fosfato en Nauru Las minas de fosfato en la isla de Nauru, localizadas en las orillas del Océano Pacífico, han devastado el ambiente de la isla y creado problemas financieros, legales y culturales para los isleños. Los depósitos de fosfato encontrados en Nauru y en algunas otras islas del Pacífico son una combinación de piedra caliza y guano en donde anidan las gaviotas, cuyo número se ha incrementado a lo largo de miles de años. El fosfato de Nauru es un recurso con el cual la isla sostiene su economía, ya que se producen aproximadamente 2 millones de toneladas métricas de fosfato por año. La mayoría de esto se exporta a Australia, donde se usa como fertilizante. El fosfato de las minas de Nauru se da en el interior de la isla, y en realidad es un compuesto de dos materiales que se han combinado y solidificado con el tiempo, descomponiendo microorganismos oceánicos y excrementos de pájaro. La isla está formada por estos elementos, entrelazados con el coral y la piedra caliza; además, el extracto de fosfato ha dejado fosas muy profundas y altos pilares de hasta 35 metros (115 pies). Todo esto crea una escena semejante a la luna, es decir, es un lugar inhabitable. Las cuatro quintas partes de la isla son un páramo baldío. La mayoría del suelo y vegetación fueron devastados debido a la minería, lo cual impide la agricultura y hace muy difícil la variedad de ecosistemas y su reforestación. Además, la combinación de pilares y fosas hace que se pierda la vegetación del paisaje y que el aire sea muy caliente. Esto contribuye a que no se frecuente la isla. La minería en Nauru, que lleva 90 años, también repercute en el estado físico de los isleños. Debido a la falta de suelo y vegetación, los habitantes de Nauru han sido forzados a importar casi todo su alimento. El resultado ha sido un cambio de alimentación que ha provocado un aumentado en el consumo de grasas, presión arterial alta, diabetes y obesidad. Estos problemas significan una disminución en la esperanza de vida de los isleños que están entre 50 y 60 años. Los problemas de Nauru van en aumento, como el fosfato en la isla está cerca de la extinción, la explotación de la mina ha cesado. Así, el gobierno de Nauru se está preguntando sobre la responsabilidad del desastre ecológico para buscar formas de rehabilitar la isla. Los nauruanos viven en una franja a lo largo de la costa y, debido a que la población se encuentra expandida, necesitan mayor espacio para vivir. La población se ha incrementado de 2 000 en 1968 a 6 000 en 2004. Lo que la isla necesita son nuevas construcciones, un hos-

CAPÍTULO 5

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Interacciones: medio ambiente y organismos

Nauru Papúa Nueva Guinea

Tuvalu

Islas Solomon Vanuatu

Tokelau American Samoa (EU)

Fiji Niue

Australia

Nueva Caledonia

Islas Cook

Tonga Western Samoa

Nueva Zelanda

pital, escuelas y edificios gubernamentales. No obstante, el desarrollo sólo puede ocurrir en la parte central de la isla, ya que el resto del territorio es un baldío de piedra caliza y coral. Con respecto al futuro de la isla, se han discutido varias ideas a fin de buscar una solución a los daños causados en ella. Para lograr un avance, es preciso considerar a otras industrias diferentes a las del fosfato, además es necesario crear las condiciones para reestablecer los nutrientes y reconstruir los ecosistemas. Sin embargo, todo esto sería muy caro y podría tomar más de 30 años. Por ejemplo, para crear un área para la agricultura, por lo menos para la autosuficiencia mínima en la isla, se debe considerar un filtro de agua. Requerimientos por el estilo se necesitan para granjas para peces y cerdos. Otra opción más drástica aplicada en otras islas es considerar industrias económicamente viables, exceptuando el fosfato, y viajar fuera de la isla. La situación es bastante desesperada como para creer que sólo evacuando a los nauruanos a alguna otra isla del Pacífico será posible su sobrevivencia. • ¿Usted piensa que es posible rehabilitar esta isla? • ¿Son responsables los países beneficiados con la explotación minera de fosfato de rehabilitar la isla? • Ya que los costos de rehabilitación de la isla serían enormes, ¿la evacuación es la única opción viable?

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Términos clave ambiente 79 bacterias nitrificantes 97 bacterias desnitrificantes 97 bacterias fijadoras de nitrógeno 97 bacterias fijadoras de nitrógeno libres 97 bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno 97 biomasa 93 cadena alimenticia 93 carnívoro 91 ciclo del carbono 96 ciclo del nitrógeno 97 ciclos biogeoquímicos 95 coevolución 85 comensalismo 88 competencia 86 competencia interespecífica 87 competencia intraespecífica 87 comunidad 90 consumidor 91 consumidor primario 91

consumidor secundario 91 degradador 91 depredación 86 depredador 86 detritus 93 ecología 79 ecosistema 91 ectoparásito 88 endoparásito 88 especiación 85 especie 83 especie clave 92 evolución 84 extinción 85 factor limitante 80 factores abióticos 79 factores bióticos 79 genes 82 hábitat 80 herbívoro 91

huésped 87 mutualismo 88 mycorrhizae 88 nicho 80 nitrógeno compuesto de la bacteria 97 nivel trófico 92 omnívoro 91 parasitismo 87 parásito 87 población 82 presa 86 principio de exclusión competitiva 87 productor 91 rango de tolerancia 80 red de alimentos 93 selección natural 84 simbiosis 87 vectores 88

Preguntas de repaso 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Defina medio ambiente. Describa a detalle un nicho humano. ¿Cómo se relaciona la selección natural con el concepto de nicho? Liste cinco animales carroñeros y sus organismos de presa. ¿De qué manera un ecosistema es diferente de una comunidad? ¿Qué tipo de rol tienen los humanos que crían ganado para alimento? 7. Mencione ejemplos de organismos que son herbívoros, carnívoros y omnívoros.

8. ¿Qué hace diferentes a algunos niveles tróficos en un ecosistema? 9. Describa el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo del fósforo. 10. Analice un acuario como un ecosistema. Identifique los principales factores abióticos y bióticos; después liste los miembros productores, consumidor primario, consumidor secundario y los niveles tróficos del degradador.

Pensamiento crítico 1. Los ecologistas, científicos y políticos observan la destrucción del hábitat en forma diferente. Considere la sección “Un acercamiento al medio ambiente” que analiza los aspectos políticos, económicos y científicos de los planes de conservación del hábitat, así como los problemas que rodean a los planes de conservación. Identifique algunas perspectivas para que cada disciplina contribuya a nuestra comprensión de la destrucción del hábitat. ¿Qué valores influyen sobre las ideas de cada disciplina? ¿Qué piensa sobre el problema de crear los planes de conservación? ¿El hábitat debe ser protegido de la destrucción? ¿Por qué? 2. Incluso antes de que los humanos entraran en escena, muchas especies de plantas y animales se extinguieron para dar paso a nuevas especies. ¿Por qué estamos involucrados incluso en las especies en peligro de extinción, aun cuando todas las especies tienen que surgir y extinguirse? 3. Las concentraciones de químicos industriales son altas en algunas especies de peces, lo suficiente para que un asesor ponga un límite

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en el número de peces que una persona debe comer en un periodo determinado. Se cree que muchos de estos químicos causan cáncer; sin embargo, los síntomas de esta enfermedad a menudo se manifiestan décadas después de la exposición. ¿Cómo deciden los científicos cuántos peces pueden comerse en forma segura? ¿Hay algún nivel “seguro”? ¿Qué evidencia lo convencería de que existe peligro? ¿Cómo lo argumentaría? 4. Usted observó que después de usar pesticida en su campo, el número de insectos decrece por un año. No obstante, el próximo año regresa la plaga y usted necesita reaplicar el pesticida. En este tiempo, el pesticida tiene un menor efecto en la población de insectos. Una tercera aplicación en el tercer año tiene menos efecto que antes. ¿Cuál es su hipótesis sobre lo que está pasando? Diseñe un experimento que compruebe su hipótesis.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Sitios ecológicos generales

Métodos de campo para el estudio de las poblaciones

Población animal ecológica

Métodos de campo para el estudio de los ecosistemas

Evolución

Especies abundantes, diversidad y complejidad

Selección natural

Redes de alimentos

Comunidad ecológica

Ciclos de nutrientes

Competencia

Problemas de extinción

Parasitismo, depredación y herbívoros

Biodiversidad

Mutualismo

Árboles de vida

CAPÍTULO 5

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Interacciones: medio ambiente y organismos

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Tipos de ecosistemas y comunidades

Contenido del capítulo Objetivos Sucesión Sucesión primaria Sucesión secundaria Conceptos modernos de sucesión y clímax

Biomas: principales clases de comunidades clímax terrestres Efecto de altitud en el clima y la vegetación Desierto Pradera Sabana Matorral mediterráneo (Chaparral) Bosque tropical seco Bosque tropical húmedo Bosque caduco templado Taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal Tundra

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Reconocer la diferencia entre sucesión primaria y secundaria. • Describir el proceso de sucesión de la comunidad pionera a clímax en situaciones terrestres y acuáticas. • Asociar plantas y animales típicos con varios biomas terrestres.

• Reconocer los factores ambientales físicos que determinan el tipo de comunidad clímax que se desarrollará. • Diferenciar los biomas forestales que se desarrollan a partir de la temperatura y la lluvia. • Describir varios tipos de ecosistemas acuáticos y los factores que determinan sus características.

Principales ecosistemas acuáticos Ecosistemas marinos Ecosistemas de agua dulce

Problema-análisis: Pérdida del ecosistema en Norteamérica Un acercamiento al medio ambiente Sucesión de la pradera, pág. 114 Protección de bosques antiguos templados del noroeste del Pacífico, pág. 120 Invasión de plantas acuáticas no nativas, pág. 126

1970 Alrededor de 10% de la pesca fue realizada a su máxima capacidad o hubo sobrepesca. 1988 Había sólo 59 zonas de parques protegidos, principalmente en Europa y Norteamérica.

Perspectiva global Bosque tropical húmedo. ¿Un caso especial? pág. 117

1992 Se aprueba la Convención sobre la Diversidad Biológica.

2003 Alrededor de 75% de la pesca fue realizada a su máxima capacidad o hubo sobrepesca. 2003 El número de zonas de parque protegidos habían crecido a 159 en todas las regiones del mundo, incluyendo 36 sitios en África y 30 en Asia. 2003 Más de 180 países son signatarios de la Convención sobre la Diversidad Biológica.

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Sucesión Los ecosistemas son unidades dinámicas y cambiantes. A partir de un esquema determinado, las plantas crecen y se mueren, los animales se alimentan de las plantas y todos estos elementos, al decomponerse, se reciclan como elementos químicos que constituyen la porción biótica de cualquier ecosistema. Los factores abióticos (como la temperatura, la lluvia, la intensidad de luz del sol y las estaciones) también tienen una influencia importante en el tipo de comunidad que se establecerá. Puesto que todos los organismos están adheridos entre sí en una comunidad, cualquier cambio en ésta afecta a muchos organismos dentro de ella. Ciertas condiciones dentro de una comunidad son la clave para los tipos de organismos que se encuentran relacionados. Los saltamontes necesitan del césped para alimentarse, los petirrojos requieren de los árboles para construir sus nidos y las garzas precisan del agua poco profunda para encontrar alimento. Cada organismo tiene requisitos específicos que deben reunirse en la comunidad, de lo contrario no sobrevivirá. En largos periodos es posible ver las tendencias en la manera en que cambia la estructura de una comunidad; además, se puede reconocer que el clima tiene gran influencia en el tipo de comunidad que se establece en un área. Por lo general, esta serie de cambios en el futuro deriva en la perdurabilidad, es decir, la combinación estable de especies que se autoconservan. El concepto de sucesión se refiere a que las comunidades emanan con el tiempo y a través de una serie de cambios reconocibles y predecibles en su estructura. A la comunidad relativamente estable y duradera que es el resultado de la sucesión se le llama comunidad clímax. Al estudiar el proceso de sucesión, los ecologistas llegaron a la conclusión de que el proceso no siempre es tan predecible como se pensó alguna vez. Sin embargo, para empezar a entender el proceso de sucesión es necesario observar los modelos generales antes que las excepciones. En la visión tradicional de sucesión, el tipo principal de comunidad clímax que se desarrolla es determinado por el clima. Algunas comunidades serán bosques, mientras otras serán praderas o desiertos. La sucesión ocurre cuando las actividades de los organismos causan cambios en su entorno, lo cual genera un ambiente favorable para otros tipos de organismos. Cuando las nuevas especies se establecen empiezan a competir con los

habitantes originales. En algunos casos las especies originales pueden reemplazarse por completo. En otros casos no es posible sustituir a las especies, pero, al volverse menos numerosas, las especies invasoras toman un papel dominante. Con el tiempo es posible reconocer que una comunidad diferente se ha establecido. Varios factores determinan el paso y la dirección del proceso de sucesión. Por ejemplo, el clima, las fuentes de semilla disponibles, la perturbación frecuente y las invasiones de organismos externos al área, afectan en gran medida el curso de sucesión. Los ecologistas reconocen dos tipos de sucesión tradicional. La primera es la sucesión primaria, un proceso de sucesión progresivo, que empieza con una falta total de organismos y superficies de mineral o agua descubiertas. Tales condiciones ocurren cuando la actividad volcánica causa que la lava fluya, o cuando los glaciares desplazan a los organismos y al suelo. En forma similar, un nivel amenazador del mar expone nuevas superficies para la colonización de organismos terrestres. A menudo, la sucesión primaria toma un tiempo sumamente largo, puesto que no hay suelo ni algunos nutrientes que las plantas puedan utilizar en su crecimiento. Por otro lado, la sucesión secundaria se observa más nor mal y por lo general procede más rápido, ya que empieza con la destrucción o perturbación de un ecosistema existente. El fuego, el diluvio, los huracanes o la actividad humana pueden destruir o perturbar una comunidad de organismos. No obstante, hay por lo menos algún suelo y a menudo semillas o raíces con los cuales las plantas logran iniciar su crecimiento casi de inmediato.

Sucesión primaria La sucesión primaria puede empezar en una superficie de roca descubierta, arena pura o en el agua estancada. Puesto que la sucesión en la roca y la arena son algo diferente de lo que ocurre con las situaciones acuosas, se deben tratar en forma separada. Primero se analizará la sucesión terrestre.

Sucesión primaria terrestre Varios factores determinan la proporción de la sucesión y la clase de comunidad clímax que se desarrollará en un área. El tipo de sustrato (roca, arena, arcilla) afectará en gran medida el tipo de suelo que se desarrollará. Mientras que los tipos de esporas, semillas u otras estructuras reproductivas determina-

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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Figura 6.1 Organismo pionero. El liquen que crece en esta roca es capaz de acumular pedazos de detritus que continúan la fotosíntesis y ayudan a estropear la roca. Todas estas actividades contribuyen a la formación de una capa delgada de suelo que es necesaria para el crecimiento de la planta en las fases tempranas de sucesión.

rán las especies disponibles para colonizar el área. Además, el clima establecerá el tipo de especies que podrán vivir en un área y qué tan rápido crecerán. La tasa de crecimiento determinará cómo la materia orgánica aumentará en el suelo. El tipo de sustrato, clima y cantidad de materia orgánica influirá en la cantidad de agua disponible para el crecimiento de las plantas. El anterior es un ejemplo específico de cómo estos factores se interrelacionan en una sucesión primaria de las superficies de mineral descubiertas. La roca descubierta o la arena es un lugar muy inhóspito para que vivan los organismos. La temperatura cambia en forma drástica, no hay suelo, la humedad es escasa, los organismos se exponen al efecto perjudicial del viento, hay pocos nutrientes disponibles, y son escasos los lugares para que los organismos se fijen o refugien. Sin embargo, pueden establecerse algunas esporas voladas por el viento u otras unidades reproductoras diminutas de algunos tipos de organismos, que logran sobrevivir incluso en este ambiente inhóspito. Esta colección de organismos se conoce como comunidad pionera, porque es la primera en colonizar la roca descubierta. (Ver figura 6.1.)

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Roca descubierta

Líquenes

Hierbas Plantas anuales perennes, pastos pequeñas, líquenes

Pastos, arbustos, árboles intolerantes a la sombra

Fase pionera

Fase intermedia

Árboles tolerantes a la sombra

Comunidad clímax

Cientos de años

Figura 6.2 Sucesión primaria sobre la Tierra. La formación del suelo es un paso mayor en la sucesión primaria. Hasta que el suelo se forma, el área es incapaz de soportar cantidades grandes de vegetación que modifican el ambiente severo. Una vez que inicia la formación del suelo, el sitio pasa a través de una serie ordenada de fases para llegar a ser una comunidad clímax. Un tipo común de organismos en esta comunidad inicial es el llamado liquen. En realidad, los líquenes son relaciones mutualistas entre dos tipos de organismos: algas o bacterias que continúan la fotosíntesis y hongos que ligan a la superficie de la roca y retienen el agua. El crecimiento y desarrollo de líquenes implica un proceso lento. Puede tomar hasta 100 años para que los líquenes crezcan tanto como un plato de comida. Los líquenes son productores de un ecosistema simple, en el que es posible encontrar muchos organismos consumidores diminutos, asociados con los líquenes. Algunos se alimentan sobre el liquen y otros lo utilizan como un lugar de resguardo, ya que incluso una llovizna es semejante a una lluvia torrencial para un animal microscópico. Puesto que los líquenes se ligan firmemente a las superficies de la roca, tienden a aumentar los pedazos de detritus aerotransportados y almacenar cantidades pequeñas de agua que por otra parte volaría lejos o se fugaría de la superficie de la roca. Además, los ácidos producidos por el liquen pueden causar averías en el sustrato de la roca al producir partículas menores. Esta fragmentación de la roca, ayudada tanto por los procesos de desgaste físico y químico, como por la captura de detritus y la contribución de materia orgánica por la

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muerte de líquenes y otros organismos, al final lleva a la acumulación de una capa muy delgada de suelo. Esta delgada capa de suelo es la clave para la próxima fase en el proceso de sucesión. La capa es capaz de retener un poco de agua y favorecer a ciertos hongos, algunos gusanos pequeños, insectos, bacterias, protozoarios y quizás unas plantas anuales diminutas que viven sólo un año pero producen flores y semillas que caen al suelo y germinan en la siguiente temporada de crecimiento. Muchos de estos organismos iniciales o sus estructuras reproductoras son muy diminutos y llegarán debido al viento y la lluvia. Cuando estos organismos crecen, se reproducen y mueren, contribuyen al material orgánico adicional para el proceso de formación del suelo; en tanto, la capa de suelo aumenta en espesor y puede retener bien el agua. En esta fase predominan las plantas anuales, las cuales eliminan a la comunidad de líquenes. Estas plantas son muy altas y dan sombra a los líquenes, privándolos de la luz del sol. Esta fase de la planta anual es reemplazada por una comunidad de pasto pequeño perenne y hierba. Con frecuencia, el pasto perenne y la hierba son reemplazados por arbustos leñosos más grandes y perdurables, que son sustituidos por ár-

boles más grandes que requieren mucha luz del sol; éstos, a su vez, son reemplazados por árboles que pueden tolerar la sombra. Los árboles afectos al sol (intolerante a la sombra) son reemplazados por árboles tolerantes a la sombra, porque las semillas del árbol intolerante a la sombra no pueden crecer en la sombra de sus semejantes, mientras que las semillas del árbol tolerante a la sombra pueden hacerlo. En el futuro, relativamente estable y duradero, se producen compuestos y comunidades clímax interrelacionadas de plantas, animales, hongos y bacterias. Cada paso en este proceso de la comunidad pionera a la comunidad clímax se llama fase sucesional o fase seral; en tanto, la secuencia entera de fases —de comunidad pionera a clímax— se llama sere. (Ver figura 6.2.) Aunque en el ejemplo anterior se hizo la descripción de un proceso sucesional que empieza con una comunidad pionera de liquen y finaliza con un bosque clímax, es importante reconocer que el proceso sucesional puede detenerse en cualquier punto a lo largo de esta continuidad. Por ejemplo, en ciertos climas extremos las comunidades de liquen pueden durar cientos de años y deben ser consideradas comunidades clímax. Otras alcanzan una fase de pasto-hierba de diez a cientos de años que se desarrolla sin ex-

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Tendencia de cientos de años

Figura 6.3

Sucesión primaria de un estanque a un pastizal húmedo. Un estanque poco profundo se llenará lentamente con materia orgánica de productores. En el futuro, se formará un suelo húmedo y se establecerán los pastos. En muchas áreas, esto dará lugar a un bosque clímax.

tenderse. El tipo específico de comunidad clímax que se produce depende de circunstancias como el clima y tipo de suelo, que se tratarán con mayor detalle más adelante en este capítulo. Sin embargo, cuando se comparan las comunidades sucesionales con las comunidades clímax, estas últimas muestran ciertas características: 1. Las comunidades clímax mantienen su mezcla de especies durante mucho tiempo, mientras que las comunidades sucesionales son temporales. 2. Las comunidades clímax tienden a tener muchos nichos ecológicos especializados, mientras que las comunidades sucesionales tienden a tener nichos más generalizados. 3. Las comunidades clímax tienen muchos más tipos de organismos y de interacciones entre los organismos que las comunidades sucesionales. 4. Las comunidades clímax tienden a reciclar los nutrientes y a mantener una biomasa relativamente constante; mientras que las comunidades sucesionales tienden a producir grandes cantidades de material nuevo. La tendencia general en la sucesión es hacia la complejidad creciente y el uso más

eficaz de la materia y la energía en comparación con las comunidades sucesionales que las precedieron.

Sucesión primaria acuática Los conceptos principales de sucesión de la tierra también se pueden aplicar a los ecosistemas acuáticos. Salvo los océanos, los ecosistemas acuáticos se consideran temporales. Ciertamente, algunos funcionarán durante miles de años, pero en el futuro desaparecerán como resultado de los procesos normales de sucesión y serán reemplazados por ecosistemas terrestres. Los ecosistemas acuáticos reciben una aportación continua de partículas del suelo y de materia orgánica de tierra circundante, la cual produce el relleno gradual de cuerpos poco profundos de agua como estanques y lagos. En las partes profundas de los lagos y los estanques sólo pueden existir plantas flotantes y algas. Sin embargo, cuando el sedimento aumenta, la profundidad del agua se vuelve menor y es posible, para ciertas especies de plantas sumergidas, establecer sus raíces en los sedimentos del fondo de cuerpos poco profundos de agua. Estas plantas continúan con la fotosíntesis que produce una acumulación extensa de materia orgánica, también tienden a entrampar sedimentos que fluyen en el estanque o lago en arroyos o ríos, produciendo una disminución

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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extensa en la profundidad del agua. En el futuro, cuando el agua se vuelve poco profunda, se establecen las plantas emergentes, las cuales tienen hojas que flotan en la superficie del agua o se proyectan en el aire. La red de raíces y tallos debajo de la superficie del agua produce la acumulación de más material, mientras que la profundidad del agua disminuye cuando el material aumenta en el fondo. Cuando el proceso continúa, se forma un suelo húmedo en el que se establecen pastos y otras plantas que pueden vivir en éste. Esta fase sucesional se denomina pradera húmeda. Las actividades de las plantas tienden a reducir la humedad del suelo, ya que se vuelve más seco mientras más materia orgánica se adhiere a su capa superior. Una vez que esto ocurre, la fase es fija para una serie de cambios sucesionales terrestres típicos, produciendo una comunidad clímax típica para el clima futuro del área. (Ver figura 6.3.) Debido a que las partes poco profundas de la mayoría de los lagos y estanques están en la playa, a menudo es posible ver varias fases en la sucesión acuática de la playa. En las partes centrales, más profundas del lago, sólo hay plantas flotantes y algas. Así, cuando nos acercamos a la playa, primero encontramos: plantas sumergidas como la Elodea y el alga estera; después, la vegetación emergente como las azucenas de agua y

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aneas; luego, los pastos y juncias que pueden tolerar el suelo húmedo; por último, sobre la playa, los principios de una sucesión terrestre típica producen la comunidad clímax característica para el área. En muchos estanques y lagos del norte, el musgo de fango forma esteras espesas y flotantes. Tales esteras pueden permitir ciertas plantas que toleran condiciones de suelo húmedo para establecerse. Las raíces de las plantas se vinculan a la estera y crean un pantano flotante que contiene árboles pequeños y arbustos, así como muchas otras plantas florecientes menores. (Ver figura 6.4.) Al caminar en tal estera es posible reconocer que el sistema entero está flotando, ya que los árboles oscilan y, al caminar a lo largo de una zona débil en la estera, los pies se hunden en el agua. En algunos casos, estos

Figura 6.4 Pantano flotante. En muchas regiones del norte, el musgo de fango forma una estera flotante que se coloniza con plantas que toleran el suelo húmedo. Una red de raíces se enlaza a la estera para formar una comunidad flotante.

Roble Tierras de maduro/ labranza bosque de abandonadas nogal americano destruido

Plantas anuales

1-2 años

pantanos se vuelven secos y la vegetación clímax normal para el área sucederá la fase más temporal del pantano.

Sucesión secundaria Tanto la sucesión primaria como la secundaria son operadas por los mismos procesos y actividades. La diferencia mayor es que la sucesión secundaria ocurre cuando una comunidad existente se destruye, pero permanece una cantidad considerable de suelo y algunos organismos. Un fuego forestal, un diluvio o la conversión de un ecosistema natural a la agricultura pueden ser la causa. En consecuencia, todavía están disponibles muchos restos de suelo y nutrientes que son necesarios para el crecimiento de las plantas; el proceso de sucesión puede ser más rápido que la sucesión primaria. Además, como algunas plantas y otros organismos logran sobrevivir a la perturbación y continúan creciendo, y otros sobrevivirán como raíces o semillas, pueden reestablecerse rápidamente en el área. Asimismo, las comunidades ilesas adyacentes al área perturbada sirven como fuentes de semillas y animales que emigran al área perturbada. Así, es probable que la nueva comunidad clímax se parezca a la que se destruyó. La figura 6.5 muestra los campos de sucesión antiguos, es decir, la sucesión secundaria típica encontrada en tierras de labranza abandonadas en el sureste los Estados Unidos. En forma similar, cuando los castores inundan un área, la comunidad terrestre existente es reemplazada por un ecosistema

Pastos y Hierbas hierbas perennes bienales y matorrales empiezan a reemplazar pastos y bienales 3-4 años

4-15 años

Los pinos empiezan a reemplazar a los arbustos

5-15 años

acuático. Como el área detrás del dique se rellena con sedimentos y materia orgánica, pasa por una serie de cambios que incluyen el desarrollo de plantas flotantes, plantas sumergidas, plantas emergentes y las fases de la pradera húmeda, pero eventualmente se regresa a la comunidad clímax típica del área. (Ver figura 6.6.) Muchos tipos de comunidades sólo existen como fases sucesionales y son reestablecidas en forma continua después de los disturbios. Por ejemplo, algunos tipos de bosques a lo largo de los ríos sólo existen donde los diluvios quitan la vegetación, mientras que especies específicas se establecen en el terreno aluvial perturbado. Algunos tipos de bosque y comunidades de matorral sólo existen si el fuego ocasionalmente destruye el bosque maduro. Los vendavales, como los huracanes, también son importantes en la creación de bosques que permiten el establecimiento de ciertos tipos de comunidades de plantas.

Conceptos modernos de sucesión y clímax La discusión acerca de la naturaleza de la sucesión y las comunidades clímax que se presenta en la sección de “Sucesión” sólo es una simplificación de la verdadera naturaleza del proceso. Alguna perspectiva histórica ayudará a clarificar cómo los ecologistas han cambiado su concepto de cambio sucesional. Cuando los exploradores europeos viajaron por el continente norteamericano, observaron las grandes extensiones de tierra dominadas

El roble joven y los árboles de nogal americano empiezan a crecer

10-30 años

Los pinos se mueren y son reemplazados por robles maduros y árboles de nogal americano

Robles maduros/Bosque de nogal americano

50-75 años

Figura 6.5

Sucesión secundaria en la tierra. Un campo de arado en el Sureste de Estados Unidos muestra una serie de cambios que ocurren con el tiempo y que incluyen asociaciones de plantas y animales. El modelo general es para la maleza anual, sustituida por pastos y otras hierbas perennes que a su vez se reemplaza por arbustos, y éstos dan lugar a los árboles. Cuando las especies de plantas cambian también lo hacen las especies animales.

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PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:55:57 PM

por tipos específicos de comunidades: bosques de madera dura en el Este, bosques de hoja perenne en el Norte, praderas en Norteamérica Central y desiertos en el Suroeste. Estas comunidades regionales llegaron a ser consideradas como una condición continua o normal para esas partes del mundo. Cuando los ecologistas empezaron a explorar la manera en que los ecosistemas se desarrollaron con el tiempo, pensaron en éstos como el punto final o el clímax de una larga jornada, que empezó con la formación del suelo y su colonización por una variedad de plantas y otros organismos. Cuando los colonos quitaron los bosques originales o praderas y los convirtieron en tierra para cultivar, la comunidad “clímax” original fue destruida. En el futuro, cuando las malas prácticas de cultivo destruyeron la tierra, muchas granjas fueron abandonadas y se permitió que la tierra regresara a su condición “original”. Con frecuencia, esta sucesión secundaria producía bosques muy parecidos a los que fueron destruidos. Sin embargo, en más casos, estos bosques sucesionales contenían menos especies, o sus comunidades eran completamente diferentes a las originales. Estas nuevas comunidades estables también se llamaron comunidades clí-

nibilidad de semillas para colonizar nuevas áreas. Algunas semillas pueden quedar inactivas en la tierra durante una década o más, mientras que otras son llevadas a un área por el viento, el agua o los animales. Dos áreas con clima y características similares de la tierra pueden desarrollar comunidades sucesionales y un “clímax” muy diferente debido a las semillas que estaban presentes en el área cuando las tierras fueron liberadas de la agricultura. Además, es preciso reconocer que lo único que distingue a una comunidad “clímax” de una sucesional es la escala de tiempo en la cual ocurre el cambio. Las comunidades “clímax” no cambian tan rápido como las sucesionales. Sin embargo, todas las comunidades se reemplazan en el futuro, tal como los pantanos que produjeron depósitos de carbón, el bosque preglaciar de Europa y Norteamérica, y el bosque de pino del noreste de Estados Unidos. Muchas actividades humanas alteran la naturaleza del proceso sucesional. Tal es el caso de las prácticas agrícolas, que modifican la comunidad original obviamente para permitir las cosechas. Sin embargo, varias prácticas de manejo también incluyen comunidades con una alteración significativa. El aserrado regular regresa al bosque a una fase más tem-

max, pero no eran iguales que las comunidades clímax originales. Además, la introducción de especies de Europa y otras partes del mundo cambió la mezcla de organismos que podrían colonizar un área. Muchos pastos o hierbas que se introdujeron sin un propósito o de manera accidental se establecieron bien. Hoy, algunas comunidades son dominadas por estas especies introducidas. Incluso las enfermedades han alterado la naturaleza de comunidades clímax. Por ejemplo, la enfermedad del añublo castaño y del olmo holandés eliminaron especies de árboles que dominaban en ciertas comunidades de plantas. Los ecologistas reconocieron que no existía ninguna comunidad fija o predeterminada para cada parte del mundo, así que modificaron la percepción del concepto de comunidades clímax. En la actualidad el concepto es más flexible. Todavía se usa para hablar acerca de una fase estable seguida de un periodo de cambio; no obstante, los ecologistas ya no creen que en el futuro la tierra volverá a una condición clímax “preordinaria”. En años recientes, los ecologistas también admitieron que el tipo de comunidad clímax depende de muchos otros factores además del clima. Uno de éstos es la dispo-

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6

Figura 6.6 Sucesión secundaria en el estanque de un castor. Una colonia de castores ocasiona un estancamiento en los arroyos, mientras que los árboles que usan como alimento mueren por la inundación. Una vez que el sitio es abandonado, poco a poco volverá a ser la comunidad de bosque original mediante un proceso de sucesión.

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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1/24/06 2:56:02 PM

Capa de hielo polar

Matorral mediterráneo

Bosque tropical seco

Tundra

Pradera

Sabana

Bosque conífero del Norte (taiga)

Desierto

Montaña

Bosque caduco templado

Bosque tropical húmedo

Figura 6.7 Biomas del mundo.

Aunque la mayoría de los biomas son nombrados para un tipo especial de vegetación, cada uno incluye un grupo especializado de animales que están adaptados a las plantas y a las condiciones climáticas del bioma.

prana de sucesión. La supresión del fuego en muchos bosques también ha cambiado la mezcla de organismos presentes. Cuando el fuego se suprime, las plantas que se mueren por los incendios regulares se vuelven más comunes, pero aquellas que resisten el fuego se tornan menos comunes. Al cambiar la cantidad de agua presente también se modifica el tipo de comunidad. Agotar un área la hace menos conveniente tanto para los habitantes originales como para aquellos que viven en escenarios más secos. En forma similar, la irrigación y la inundación incrementan la cantidad de agua presente y modifican los tipos de organismos que habitan un área. De acuerdo con lo anterior, ¿qué debemos hacer con estos conceptos de sucesión y comunidades clímax? Aunque el concepto clímax implica una noción falsa de que existe un punto final específico a la sucesión, aún es importante reconocer que hay un mo-

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delo de cambio que es identificable y predecible durante la sucesión. También es importante recordar que las fases posteriores en la sucesión son más estables y duran más tiempo que las primeras. Si llamamos comunidad clímax a una comunidad específica de organismos, en realidad ésta no es muy importante.

Biomas: principales clases de comunidades clímax terrestres Los biomas son las comunidades clímax terrestres con una amplia distribución geográfica. (Ver figura 6.7.) Aunque el concepto de biomas es útil para discutir modelos y pro-

cesos generales, es importante reconocer que cuando se examinan comunidades diferentes dentro de un mismo bioma, habrá variaciones en las especies presentes. Sin embargo, en condiciones amplias, la estructura general del ecosistema y los tipos de nichos y hábitat presentes son similares. Dos factores no biológicos primarios tienen impactos mayores en el tipo de comunidad clímax que se desarrolla en cualquier parte del mundo: la precipitación y la temperatura. Varios aspectos de precipitación son importantes; por ejemplo, la cantidad global de precipitación por año, la forma en la que llega (lluvia, nieve, aguanieve) y su distribución estacional. La precipitación puede espaciarse de manera uniforme a lo largo del año, o concentrarse en momentos particulares; por ello, hay estaciones húmedas y secas. Los modelos de temperatura también son importantes y varian considerablemente en

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:56:07 PM

En las próximas secciones analizaremos los biomas principales del mundo para resaltar los rasgos abióticos y bióticos típicos de cada bioma.

Frío

Tundra

Desierto Desierto frío

Bosque conífero del norte

Pradera templada

Desierto caluroso

Bosque caduco templado

Sabana y bosque tropical seco

Bosque templado húmedo

Bosque tropical húmedo

Caluroso Seco

Húmedo

Figura 6.8 Influencia de la precipitación y la temperatura en la vegetación. La temperatura y la humedad son los dos factores principales que influyen en el tipo de vegetación que existe en un área. Las zonas con humedad y temperaturas bajas producen la tundra; las áreas con humedad alta y temperaturas heladas durante gran parte del año originan los bosques caducos o coníferos; las áreas secas producen desiertos; las cantidades moderadas de lluvia o lluvias estacionales mantienen la pradera o sabana, así como las áreas con mucha lluvia y temperaturas altas mantienen el bosque tropical húmedo.

las diferentes partes del mundo. Así, las áreas tropicales tienen temperaturas calurosas, que son relativamente inmutables a lo largo del año. Las zonas cerca de los polos tienen inviernos largos con temperaturas muy frías y veranos frescos muy cortos. Otras áreas muestran una división más uniforme entre el frío y los periodos calurosos del año. (Ver figura 6.8.) Aunque la temperatura y la precipitación tienen una importancia primaria, varios factores influyen en el tipo de comunidad clímax presente. Los incendios periódicos son importantes para mantener algunas praderas y comunidades clímax de matorral, ya que previenen el establecimiento de especies más grandes y fuertes. Algunas partes del mundo tienen vientos frecuentes muy fuertes, que previenen el establecimiento de árboles y producen un secado rápido de la tierra. El tipo de suelo presente también es muy importante. Las tierras arenosas tienden a secarse más rápido y no permiten el establecimiento de más especies demandantes de agua como los árboles; mientras que los suelos en extremo

húmedos consienten el crecimiento sólo de ciertas especies de árboles. Resulta obvio que también son importantes los tipos de organismos que viven en la actualidad en el área, puesto que su descendencia estará disponible para colonizar una nueva área.

Efecto de altitud en el clima y la vegetación La distribución de los ecosistemas terrestres se relaciona principalmente con la precipitación y la temperatura. La temperatura es más calurosa cerca del Ecuador y se vuelve más fresca hacia los polos. En forma similar, conforme aumenta la altura sobre el nivel del mar, la temperatura media disminuye, lo cual significa que incluso en el Ecuador, es posible tener temperaturas frías en la cumbre de las montañas altas. Cuando se va del nivel del mar a la cima de las montañas, es posible atravesar una serie de biomas que son similares a lo que encontraríamos al viajar del Ecuador al Polo Norte. (Ver figura 6.9.)

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

cap enger 06.indd 111

La falta de agua es el factor primario que determina que un área será un desierto. Los desiertos son áreas que por lo general promedian menos de 25 centímetros (10 pulgadas) de precipitación por año. (Ver figura 6.10.) Cuándo y cómo llega la precipitación es bastante variable en los diferentes desiertos. Algunos reciben la mayoría de la humedad como nieve o lluvia en los meses invernales, mientras que en otros la lluvia llega en forma de tempestad a intervalos poco frecuentes. Si la lluvia aparece como una fuerte tempestad, mucha del agua no penetra en la tierra pero se vierte en las barrancas. Además, puesto que la proporción de la evaporación es alta, el crecimiento y el florecimiento de las plantas por lo general coincide con los periodos de humedad disponibles. También es probable que los desiertos sean ventosos, aunque es común pensar en los desiertos como páramos calientes, secos y desprovistos de vida. Sin embargo, muchos desiertos están bastante frescos durante una mayor parte del año. Cierto es que el Desierto del Sahara y los desiertos del Suroeste de Estados Unidos y México tienen calor durante gran parte del año; en cambio, las áreas del desierto Noroeste de Estados Unidos y los Desiertos Gobi en Asia Central son bastante fríos durante los meses invernales y pueden tener veranos relativamente frescos. Además, la temperatura suele variar en gran medida durante un periodo de 24 horas. Puesto que los desiertos reciben poca lluvia, es lógico que la mayoría tenga un cielo cubierto de nubes. Sin las nubes para bloquear el sol, durante el día la superficie de la tierra y el aire tienden a calentarse muy rápido. Después de que el sol se ha puesto, la ausencia de una capa de aislamiento de nubes permite irradiar la energía de calor de la Tierra para refrescar rápidamente el área. Las noches frías incluso son típicas en los “desiertos calientes”, sobre todo durante los meses invernales. Otro concepto erróneo sobre los desiertos es que es el hábitat de pocas especies de organismos vivos. Hay muchas especies, pero por lo general tienen números bajos de individuos. Por ejemplo, un rasgo eminente de los desiertos es la naturaleza dispersa de las plantas. Hay una cantidad importante de espacio entre ellas. En forma similar, los animales no tienen gran-

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1/24/06 2:56:08 PM

Pradera

• 5500 Nieve permanente

•

4500

Tundra

• Abeto

Bosque boreal Pino

4000 60°

•

3600

Latitud

65°

70°

80°

Polo Norte 90°

50° 40°

Bosque de hoja caduca

30°

•

20°

Árbol de hoja perenne y ancha

•

25°

1800

10° 0 Ecuador 0°

Elevación en metros

Figura 6.9 Relación entre altura sobre el nivel del mar, latitud y vegetación. Cuando se viaja a una montaña es posible observar cómo cambia el clima. A mayor elevación, el clima es más frío. Incluso en los trópicos, las montañas altas pueden tener nieve en la cima. Así, al subir a una montaña es posible advertir el mismo cambio en la vegetación que el que se experimenta al viajar del Ecuador al Polo Norte. des poblaciones. Sin embargo, las especies que están presentes se adaptan para sobrevivir en ambientes secos, y a menudo calientes. Por ejemplo, el agua que se evapora de la superficie de las hojas. Como una adaptación a esta condición, muchas plantas del desierto tienen hojas muy pequeñas que les permiten conservar el agua. Incluso, algunas pierden todas sus hojas durante la parte más seca del año. Ciertos organismos, como el cactus, tienen la habilidad de guardar el agua en sus cuerpos esponjosos o sus raíces para usarla durante los periodos más secos. Otras plantas tienen partes o semillas que quedan inactivas hasta que llegan las lluvias. Entonces crecen rápidamente, se reproducen y mueren, o se vuelven inactivas hasta las próximas lluvias. Aun las plantas perennes se vinculan a las poco frecuentes lluvias. Durante estas ocasiones, las plantas con mayor probabilidad de superviviencia producen flores y se reproducen. Muchas plantas del desierto tienen espinas que sirven para amedrentar a los animales grandes y evitar que se coman las hojas y ramitas jóvenes.

112

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El desierto tiene muchos tipos de animales. Sin embargo, a menudo se pasan por alto porque sus poblaciones tienen un número reducido de especies, y la mayoría son inactivas durante la parte acalorada del día. Tampoco se ven en grandes grupos o son poco notables. Muchos insectos, lagartos, serpientes, mamíferos pequeños, mamíferos de pastoreo, mamíferos carnívoros y pájaros son comunes en las áreas del desierto. Todos los animales que viven en los desiertos logran sobrevivir con una cantidad mínima de agua. Algunos reciben casi toda su agua de la humedad que hay en el alimento. Estas especies por lo general tienen una piel externa o cutícula que resiste la pérdida de agua, así que sólo pierden pequeñas cantidades de agua por la evaporación. También tienen adaptaciones fisiológicas, como riñones sumamente eficaces que les permiten retener el agua. Además, a menudo limitan sus actividades a la parte más fresca del día (la tarde) y pasan mucho tiempo en las madrigueras del subsuelo, lo cual les permite evitar las temperaturas extremas y conservar el agua.

La pradera, también conocida como llanura o estepa, se ha distribuido de manera extensa en las partes templadas del mundo. Al igual que en los desiertos, el principal factor que contribuye al establecimiento de una pradera es la cantidad de humedad disponible. Por lo general, las praderas reciben entre 25 y 75 centímetros (10 a 30 pulgadas) de precipitación por año. Estas áreas son de mucho viento, pero tienen veranos calientes e inviernos fríos y apacibles. En muchas praderas, el fuego es una fuerza importante que previene la invasión de árboles y libera nutrientes de las plantas muertas al suelo. Los pastizales incluyen de 60 a 90% de la vegetación existente; además, en ellos se esparcen muchos otros tipos de plantas floridas. (Ver figura 6.11.) Por lo general, los pastizales y otras plantas están adheridos entre sí, y sus raíces forman una red que los liga al suelo. Los árboles que requieren cantidades mayores de agua son raros en la pradera, excepto en las áreas que están a lo largo de las corrientes de agua. Los consumidores primarios son animales que comen pastizales, como las manadas migratorias grandes, los mamíferos de pastoreo como el bisonte, el antílope, los caballos salvajes y los diversos tipos de oveja, ganado y cabras. Mientras los animales de pastoreo son importantes como consumidores de pastizales, también proporcionan fertilizante de su estiércol y desalientan la invasión de especies de plantas leñosas porque comen los retoños jóvenes. Además de los mamíferos de pastoreo, son comunes muchos tipos de insectos, incluso los saltamontes y otros insectos herbívoros, los escarabajos de estiércol (que se alimentan en el estiércol de animales de pastoreo) y varios tipos de moscas. Algunas de éstas muerden para obtener sangre, otras ponen sus huevos en el estiércol de mamíferos grandes y otras más se alimentan con animales muertos y ponen sus huevos en los cadáveres. También son comunes los mamíferos herbívoros pequeños, como los ratones y las ardillas de tierra. Los pájaros con frecuencia son asociados con los mamíferos de pastoreo, ya que se comen los insectos provocados por los mamíferos o se alimentan de los insectos que los muerden. Otros pájaros se alimentan de las semillas y otras partes de la planta. En tanto, los reptiles (serpientes y lagartos) y otros carnívoros como los coyotes, los zorros y los halcones se alimentan de los mamíferos e insectos pequeños. La mayoría de las praderas húmedas del mundo se han convertido a la agricul-

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:56:09 PM

Ciudad: Cairo, Egipto Latitud: 29° 52’N Altitud: 116 m (381 pies) Precipitación anual: 1.8 cm (0.7 pulgadas)

Temperatura °C °F 38 100

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Nombre del clima: Desierto cálido Otras ciudades con el clima similar: La Mecca, Karachi

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Temperatura 10

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Precipitación –29 –20 –34 –30

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3

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Probabilidad de porcentaje diario por mes

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a) Ciudad: Teherán, Irán Latitud: 35° 41’N Altitud: 1220 m (4002 pies) Precipitación anual: 26 cm (10.1 pulgadas)

Temperatura °C °F 38 100

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M

b)

Figura 6.10 Desierto.

a) Climatografía de El Cairo, Egipto. b) El desierto recibe menos de 25 cm (10 pulgadas) de precipitación por año; sin embargo, rebosa de vida. En el desierto habitan cactus, artemisas, líquenes, serpientes, mamíferos pequeños, pájaros e insectos. Como las temperaturas del día son a menudo altas, la mayoría de los animales sólo son activos por la noche, cuando la temperatura atmosférica disminuye de manera significativa. Los desiertos fríos también existen en muchas partes del mundo, donde la lluvia es baja pero las temperaturas no son altas.

Nombre del clima: Altitud media tierra seca Otras ciudades con el clima similar: Salt Lake, Ankara

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CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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Figura 6.11 Pradera.

a) Climatografía de Teherán, Irán. b) Las praderas resisten mejor los niveles bajos de agua que los árboles. Por consiguiente, en áreas que tienen lluvia moderada, los pastizales son la vegetación dominante.

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1/24/06 2:56:12 PM

Sucesión de la pradera Dado que hay muchos tipos de pradera, es difícil generalizar sobre cómo la sucesión tiene lugar en estas áreas. La mayoría de las praderas en Norteamérica han sido muy afectadas por la agricultura y el pastoreo de animales domésticos. Por lo tanto, las praderas reestablecidas en estas áreas pueden ser bastante diferentes del ecosistema original. Sin embargo, existen varias fases involucradas en la sucesión de la pradera. Después de que la tierra es abandonada del cultivo, transcurre un periodo corto de uno a tres años para que el campo sea dominado por maleza de hojas anchas anuales. En este aspecto, la sucesión de la pradera es similar a la del bosque caduco. La próxima fase varía en longitud (10 o más años) y es dominada por los pastizales anuales. Por lo general, en estas fases tempranas, la tierra está en condiciones pobres, además le hace falta materia orgánica y nutrientes. Después de varios años, la fertilidad del suelo se incrementa al acumularse la materia orgánica de la muerte y descomposición de pastizales anuales. Esto lleva a la siguiente fase en el desarrollo de los pastiza-

Actividad de cultivo

tura, puesto que el suelo es rico en nutrientes y profundo, debido a que por siglos se han desarrollado actividades para reestablecer el suelo y hacerlo útil para el crecimiento de cultivos como el maíz y el trigo. Las praderas más secas se han convertido a la crianza de animales de pastoreo domésticos como el ganado vacuno, las ovejas y las cabras. Aun cuando las praderas pequeñas no perturbadas son abandonadas, los fragmentos que permanecen necesitan ser conservados como refugios para las especies de la pradera que una vez ocuparon porciones grandes del globo terrestre.

Sabana Las regiones tropicales de África, Sudamérica y Australia tienen praderas extensas manchadas con árboles ocasionales o parches de árboles. (Ver figura 6.12.) A este tipo de bioma se le llama sabana. Aunque las

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les perennes. En el futuro, una pradera madura se desarrolla como una llanura florida que invade el área y se esparce con los pastizales. En general, a lo largo de esta sucesión, la tierra se vuelve más fecunda y de calidad superior. Debido a que gran parte de la pradera norteamericana original se ha usado para la agricultura, cuando se permite a la tierra volver a su estado anterior, no existen semillas de todas las plantas originales nativas en el área. Así, la pradera, que es el resultado de la sucesión secundaria, no puede ser exactamente como la original; incluso, algunas especies pueden haber desaparecido. Por lo tanto, en muchos proyectos de restauración de praderas, las semillas que no están disponibles en gran número en las tierras locales se introducen de otras fuentes. La cantidad baja de lluvia y los incendios típicos de la pradera generalmente causan que el proceso sucesional se interrumpa a estas alturas. Sin embargo, si hay más agua disponible o si se previenen los incendios, los árboles leñosos pueden invadir los sitios húmedos.

Campo recién abandonado

Varios años de sucesión

sabanas reciben entre 50 a 150 cm (20 a 60 pulgadas) de lluvia por año, ésta no se distribuye de manera uniforme a lo largo del año. Por lo general, un periodo de lluvia pesada es seguido por una sequía prolongada, lo cual deriva en un ecosistema con una estructura estacional. Las plantas y los animales cronometran sus actividades reproductoras para coincidir con el periodo de lluvias, cuando los factores limitantes son menos agudos. Las plantas predominantes son los pastizales, pero también son comunes muchos árboles de cima lisa y espinosos que son resistentes a la sequía. Como en las praderas, el incendio es un rasgo común de la sabana; por ello, los árboles presentan gran resistencia a los daños del fuego. Muchos de estos árboles tienen particular importancia porque son legumbres que están involucradas en la fijación del nitrógeno. También proporcionan sombra y sitios para que los animales aniden. Del mismo modo que en las praderas, los

mamíferos predominantes son los de pastoreo; por ejemplo, los walabys en Australia, ñus, cebras, elefantes y varias especies de antílopes en África, y capibaras (roedores) en Sudamérica. En África, las manadas grandes de animales de pastoreo proveen de alimento a muchos tipos de carnívoros grandes (leones, hienas, leopardos). Diversos tipos de roedores, pájaros, insectos y reptiles son asociados con este bioma. Entre los insectos, las termitas que construyen montones de tierra son particularmente comunes.

Matorral mediterráneo (Chaparral) Los matorrales mediterráneos se localizan cerca de un océano, son húmedos y fríos en el invierno, pero calurosos y secos en el verano. La lluvia oscila entre 40 a 100 cm (15 a 40 pulgadas) por año. Como su nombre lo in-

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:56:15 PM

Ciudad: Nairobi, Kenya Latitud: 1° 18’S Altitud: 1661 m (5450 pies) Precipitación anual: 96 cm (38 pulgadas)

Temperatura °C °F

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Nombre del clima: Sabana Otras ciudades con clima similar: Dakar, Kampala

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–34 –30

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M

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Probabilidad de porcentaje diario por mes

b)

Figura 6.12

Sabana. a) Climatografía para Nairobi, Kenya. b) Las Sabanas se desarrollan en áreas tropicales que tienen lluvia estacional. Su vegetación dominante son los pastizales con árboles secos y resistentes al fuego, que están esparcidos a través del área.

17 20 37 53 57 30 20 23 20 27 50 37

a)

Ciudad: Roma, Italia Nombre del clima: Mediterráneo Latitud: 41° 48’N Otras ciudades con clima similar: Altitud: 115 m (377 pies) Atenas, Los Ángeles, Valparaíso Precipitación anual: 85 cm (33.3 pulgadas)

Temperatura °C °F

38 100

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Precipitación cm pulgadas

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Precipitación

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6

10 20 29 27 29

a)

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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Figura 6.13 Matorral mediterráneo. a) Climatografía de Roma, Italia. b) Los matorrales mediterráneos se caracterizan por un periodo de lluvias invernales, así como por un verano seco y caliente. Las plantas dominantes son arbustos leñosos muy resistentes a la sequía.

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1/24/06 2:56:23 PM

Ciudad: Acapulco, México Nombre del clima: Bosque tropical seco Latitud: 16° 45’N Otras ciudades con clima similar: Altitud: nivel del mar Calcuta, Bombay Precipitación anual: 140 cm (55 pulgadas)

Temperatura °C °F 38 100

J

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M

A

M

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dica, este bioma es típico de la costa mediterránea y también se encuentra en la costa del sur de California, la punta del sur de África, una porción de la costa oriental de Chile y el sur de Australia. La vegetación es dominada por arbustos leñosos que se adaptan para resistir el verano caluroso y seco. (Ver figura 6.13.) A menudo las plantas son inactivas durante el verano. El fuego es un rasgo común de este bioma, y los arbustos se adaptan para resistir los incendios ocasionales. Los tipos de animales varían ampliamente en las distintas regiones del mundo que tienen este bioma. Muchos tipos de insectos, reptiles, pájaros y mamíferos se encuentran en estas áreas. En el chaparral de California, los crótalos, arañas, coyotes, lagartos y roedores son los habitantes típicos.

Bosque tropical seco Otro bioma que es influenciado por la lluvia estacional es conocido como bosque tropical seco. Muchos de los bosques tropicales secos tienen un clima en el que varios meses de lluvia pesada son seguidos por extensos periodos secos que van de unos pocos hasta ocho meses. (Ver figura 6.14.) La lluvia puede ser tan baja como de 50 cm (20 pulgadas) o tan alta

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b)

Figura 6.14 Bosque tropical seco.

a) Climatografía para Acapulco, México. b) Los bosques tropicales secos tienen un periodo típico de varios meses sin lluvia. En lugares donde la sequía es larga la mayoría de los árboles más grandes pierden sus hojas.

como de 200 cm (80 pulgadas), pero debido a que la lluvia es muy estacional, la mayoría de las plantas tienen adaptaciones especiales para soportar la sequía. En las regiones que tienen periodos secos extensos, muchos de los árboles dejan caer sus hojas durante la época de sequía. Los bosques tropicales secos se encuentran en las partes de América Central y del Sur, Australia, África y Asia (en particular en India y Myranmar). Muchas de las especies de animales encontrados en el bosque tropical seco, también habitan en los bosques tropicales más húmedos de la región. Sin embargo, hay menos tipos en los bosques secos que en los húmedos.

Bosque tropical húmedo El bosque tropical húmedo se localiza cerca del Ecuador, en América Central y del Sur, el Sudeste de África, Asia y en algunas islas del Mar Caribe y el Océano Pacífico. (Ver figura 6.15.) La temperatura por lo general es calurosa y relativamente constante. No hay escarcha, y llueve casi todos los días. La mayoría de las áreas recibe más de 200 cm (80 pulgadas) de lluvia por año. Algunos reciben 500 cm (200 pulgadas) o más. Debido a las temperaturas calurosas y la lluvia abundante,

la mayoría de las plantas crece muy rápido; no obstante, las tierras son pobres en nutrientes porque el agua tiende a transportar los que no fueron tomados por las plantas. Muchos de los árboles tienen extensas redes de raíces asociadas con los hongos (mycorrhizae) y cerca de la superficie de la tierra. Esto les permite capturar los nutrientes de la vegetación que está en descomposición, antes de que éstos puedan transportarse. Como la mayoría de los nutrientes en un bosque tropical húmedo se adhieren a la biomasa, pero no al suelo, estas áreas no son buenas tierras de labranza. La lluvia es una fuente de nuevos nutrientes, ya que las partículas atmosféricas y los gases se disuelven cuando cae la lluvia. La bóveda contiene muchos tipos de plantas epifitas (plantas que se mantienen en la superficie de otras plantas) que atrapan muchos nutrientes antes de que éstos puedan alcanzar el suelo. Muchas especies bajo piso son parras que se vinculan a los árboles altos cuando éstos crecen hacia el sol. Cuando las parras alcanzan la bóveda, pueden competir de manera eficaz con su árbol de soporte para disponer de luz solar. Además de apoyar varias parras, cada árbol sirve como una superficie para el crecimiento de helechos, musgos y orquídeas.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Bosque tropical húmedo. ¿Un caso especial? En la actualidad, existe un considerable interés político y económico en cómo se usan los bosques tropicales húmedos. Algunos los conservarían en su estado actual, mientras que otros usarían los árboles y otros recursos forestales para el beneficio económico. Sin embargo, puesto que los bosques tropicales húmedos se localizan en los países en los que hay un gran número de personas pobres, hay fuertes presiones para aprovecharse de los bosques y obtener un beneficio económico a corto plazo. La mayoría de los usos económicos del bosque tropical húmedo producen su destrucción o reducen su biodiversidad. Hace 200 años, los bosques tropicales húmedos cubrieron aproximadamente 1 500 millones de hectáreas (3 700 millones de acres), un área del tamaño de Europa, pero en la actualidad sólo permanecen 900 millones de hectáreas (2 200 millones de acres). La tecnología moderna hace breves acciones para limpiar estos bosques, tomando menos de una hora para limpiar 1 hectárea (2.47 acres). No se conoce la cantidad exacta de cuántos bosques tropicales húmedos han desaparecido, pero es probable que cerca de 20 millones de hectáreas (50 millones de acres) se destruyan cada año. Ante esta proporción, no habrá bosques húmedos que perduren dentro de 50 años. Las causas de la deforestación son fáciles de identificar.

Aserradero En años recientes, los bosques húmedos se han reservado para la explotación debido a su inaccesibilidad, el valor bajo de la mayoría de los árboles para los propósitos de madera y la demanda mundial limitada. Es reciente el cambio de esta situación, por lo que una amplia variedad de especies de árboles que antes eran consideradas sin valor, ahora se utilizan para extraer la pulpa o la celulosa para la producción de fibras sintéticas. Con las nuevas máquinas y las mejoras en el transporte, se ha vuelto útil quitar los árboles de las áreas remotas. Las compañías de aserradero a menudo sólo están interesadas en una o dos especies de madera dura, como la teca o la caoba. Debido a que sólo tres tipos de árboles adaptables pueden estar en una hectárea, quitarlos no parece una amenaza. Sin embargo, se necesita de la maquinaria pesada para limpiar un camino, así que cuando un árbol se tala y arrastra a través del bosque, la cantidad de daño a otros árboles puede ser enorme. Al enfrentar una alta demanda para sus productos forestales, la mayoría de los países con bosques tropicales húmedos están dispuestos a ceder derechos sobre la madera a compañías extranjeras, esperando aumentar sus ingresos nacionales. Por desgracia, la mayoría de estos contratos de madera contiene alguna o ninguna previsión para la conservación.

Cultivo Las personas de escasos recursos que buscan tierras de labranza hacen uso de caminos construidos por compañías de apacentamiento y mineras. Así, aprovechan el acceso a las áreas previamente remotas. Las políticas gubernamentales con frecuencia alientan a que las personas se establezcan en las áreas de apacentamiento, aunque éstas normalmente son inadecuadas para el crecimiento de cosechas. Los colonizadores establecen una forma de transportar los productos agrícolas, en la cual los árboles son cortados y quemados. Ellos cultivan verduras en las áreas despejadas durante dos a tres años, hasta que el suelo se vacía de sus nutrientes, entonces abandonan las áreas y se mudan a otro lugar en el bosque húmedo. Las actividades de los colonizadores impiden que la sucesión ocurra; por ello, se cree que el bosque húmedo está permanentemente perdido.

Ranchería Las grandes áreas de bosques húmedos se están incendiando para convertirse en rancherías, aunque éste es el peor uso posible de la tierra. Por ejemplo, Centroamérica ya ha perdido dos tercios de su bosque húmedo en rancherías ganaderas. En donde se han despejado los bosques tropicales húmedos para la pastura, y se establecieron ranchos ganaderos, la producción de carne apenas alcanza 50 kg de carne/hectárea/año (45 lb/acre/año), considerando que las granjas norteamericanas producen más de 600 kg de carne/hectárea/año (535 lb/acre/año). El suelo pierde rápidamente sus escasos nutrientes y se vuelve inútil. Cuando esto pasa, la tierra es abandonada y más bosques húmedos son destruidos.

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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Minería Muchos bosques húmedos son ricos en depósitos de aceite y reservas minerales, por ejemplo de bauxita, carbón, cobre, diamantes, oro, mena férrica, níquel, estaño y uranio. Mientras que la minería es una causa menor de la deforestación, la tierra todavía es despejada para accesos y las minas a menudo están en áreas que son el único hábitat de ciertas plantas y especies de animales. La deforestación en pequeña escala puede causar una cantidad desproporcionada de daño; en tanto, la minería a menudo libera residuos tóxicos en los ríos, destruyendo la vida animal y de las plantas.

Recursos de biodiversidad Los bosques tropicales húmedos contienen una asombrosa serie de diferentes clases de organismos. De estos bosques se derivan muchos tipos de alimentos y otros productos útiles de las plantas del bosque húmedo. Así, cada vez que bebemos café, comemos chocolate, plátanos o nueces, o usamos algo hecho de caucho, estamos usando productos descubiertos originalmente en el bosque húmedo. En los siguientes puntos se describe el valor de los diversos tipos de plantas que viven en los trópicos. La fruta: piñas, plátanos, naranjas, limones, limas, toronja y mandarinas. Las verduras: tomates, aguacates y muchos tipos de frijoles. Nueces: las nueces de Brasil, las nueces del anacardo, los cacahuates, las pepitas y los cocos. Las especias: chiles, pimienta, clavos de olor, nuez moscada, vainilla, canela y cúrcuma. Las bebidas: té, café, cacao, chocolate, y extracto de nuez de kola usado en la Coca-Cola. Las gomas y las resinas: caucho para la casa y el ramo industrial, copales para las pinturas y barnices, la goma del chicle usada para la goma de mascar y la balata usada en las pelotas del golf. Uno de los más grandes beneficios del bosque húmedo es la posibilidad de descubrir nuevas drogas. Las plantas contienen muchas sustancias conocidas como fitoquímicos que sirven para detener los insectos que comen sus hojas o tienen otro valor para las plantas. Estos mismos químicos a menudo se usan como drogas. Hay una en cuatro oportunidades para que la próxima vez que usted entre a una farmacia con una receta, salga con un producto derivado del bosque húmedo. Además, 70% de las plantas identificadas con propiedades anticancerígenas provienen del bosque húmedo. De hecho, casi 50% de los medicamentos se deriva de las plantas; sin embargo, menos de 1% de las especies del bosque tropical húmedo se han examinado para determinar su posible valor en la medicina.

Servicios globales del bosque húmedo Muchas personas valoran el bosque húmedo por los servicios que proporcionan. Las grandes extensiones de bosque húmedo alteran las condiciones del tiempo, protegen el suelo de la erosión y almacenan grandes cantidades de carbón. Esta función de almacenamiento de carbono es particularmente importante cuando se reconoce que, al quemar los combustibles fósiles, estamos agregando grandes cantidades de carbono a la atmósfera. Aunque todos estos servicios pueden ser muy valiosos, es difícil poner un valor monetario en ellos. Por consiguiente, en la mayoría de los casos, los beneficios económicos a corto plazo del pastoreo y la agricultura tienden a pesar más que la biodiversidad a largo plazo y los valores de servicios proporcionados por el bosque húmedo.

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Los bosques tropicales húmedos tienen una mayor diversidad de especies que cualquier otro bioma. Más especies se encuentran en el bosque tropical húmedo mundial que en el resto del mundo. Es probable que una pequeña área de unos kilómetros cuadrados tenga centenares de especies de árboles. Además, es típico tener distancias de un kilómetro o más entre dos individuos de la misma especie. La balsa, la madera de teca y muchos otros bosques ornamentales son de árboles tropicales. Cada uno de esos árboles es casa de un conjunto de animales y plantas que lo usan como alimento, resguardo o apoyo. Asi mismo, la bóveda que forma una pared sólida de hojas entre el sol y el piso forestal, consiste en dos o tres niveles. Unos árboles, llamados emergentes, destacan sobre la bóveda; además, debajo de ésta hay una capa de especies de árboles del subsuelo. En años recientes, los biólogos descubrieron una nueva comunidad de organismos que viven en la bóveda de estos bosques. Puesto que la mayoría de la luz solar es capturada por los árboles,

sólo las plantas tolerantes a la sombra viven bajo la bóveda de los árboles. En relación con esta variedad de plantas existe una variedad igualmente grande de animales. Los insectos, como las hormigas, las termitas, las polillas, las mariposas y los escarabajos, son particularmente abundantes. Los pájaros también son muy comunes, al igual que muchos mamíferos trepadores, lagartos y ranas de árbol. Los insectos son el alimento para muchas de estas especies. Dado que las flores y las frutas están disponibles a lo largo del año, hay muchos tipos de néctares y frutas que sirven de alimento a pájaros y mamíferos. Sus actividades son importantes en la polinización y para extender las semillas a lo largo del bosque. Debido a los bajos niveles de visibilidad y la dificultad de mantener el contacto visual entre sí, muchos de los animales se comunican haciendo ruidos. Los bosques tropicales húmedos están bajo la intensa presión del pastoreo y la agricultura. En muchos de los países donde los bosques tropicales húmedos están presentes,

la gente es muy pobre y busca obtener trabajo y dinero aprovechándose de este recurso. Por lo general, la agricultura no ha tenido éxito porque los suelos tienen pocos nutrientes y no logran resistir la actividad agrícola constante. La silvicultura puede ser una actividad sostenible, pero en muchos casos no lo es. Los bosques están siendo talados sin que se haga un esfuerzo para proteger su productividad a largo plazo.

Bosque caduco templado Los bosques en las áreas templadas del mundo, que tiene un cambio de estaciones de invierno a verano, típicamente tienen árboles que sueltan sus hojas durante el invierno y las reemplazan en la siguiente primavera. Este tipo de bosque es llamado bosque caduco templado y es típico de la mitad del oriente de Estados Unidos, partes del sur central de Canadá, del sudeste de África y de muchas áreas de Europa y Asia.

Ciudad: Singapur Nombre del clima: Bosque tropical húmedo Latitud: 1° 20’N Otras ciudades con clima similar: Altitud: 11 m (33 pies) Colombia, Panamá, Yakarta, Lagos Precipitación anual: 250 cm (100.7 pulgadas)

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b)

Figura 6.15 Bosque tropical húmedo. a) Climatografía para Singapur. b) Los bosques tropicales húmedos se desarrollan en áreas con lluvia alta y temperaturas calurosas. Además, tienen una mezcla sumamente diversa de plantas y animales.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Ciudad: Illinois Nombre del clima: Continental húmedo (verano caluroso) Latitud: 41° 52’N Otras ciudades con clima similar: Altitud: 181 m (595 pies) Nueva York, Berlín, Varsovia Precipitación anual: 85 cm (33.3 pulgadas)

Temperatura °C °F 38 100

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Por lo general, estas áreas reciben de 75 a 100 cm (30 a 60 pulgadas) de precipitación distribuida de manera uniforme por año. Los inviernos son relativamente templados y las plantas crecen en forma activa casi la mitad del año. Cada área del mundo tiene ciertas especies de árboles, que son las productoras mayores del bioma. (Ver figura 6.16.) En contraste con el bosque tropical húmedo, donde se esparcen especies de árboles individuales, los bosques caducos templados por lo general tienen menos especies. Incluso, muchos bosques sólo tienen dos o tres especies de árboles dominantes. En los bosques caducos de Norteamérica y Europa, las especies comunes son: arces, álamo, abedul, haya, robles y nogales americanos. Estos árboles altos sombrean el suelo forestal donde muchas plantas pequeñas florecen durante la primavera. Estas flores silvestres de la primavera almacenan alimento en las estructuras del subsuelo. Durante la primavera, antes de que

Figura 6.16 Bosque caduco templado.

a) Climatografía para Chicago, Illinois. b) Un bosque caduco templado se desarrolla en áreas que tienen cantidades importantes de humedad a lo largo del año, pero en ciertas partes del año la temperatura cae debajo del punto de congelación. Durante este tiempo, los árboles pierden sus hojas. Este tipo de bosque dominó alguna vez la mitad oriental de Estados Unidos y el sureste de Canadá.

las hojas salgan en los árboles, las flores silvestres capturan la luz solar y se reproducen antes de ser sombreadas. También se encuentran muchos arbustos menores en el subsuelo de estos bosques. Estos bosques son la casa de una gran variedad de insectos, muchos de los cuales usan las hojas y la madera de los árboles como alimento. Algunos ejemplos son los escarabajos, las larvas de polilla, las avispas y las hormigas. Los pájaros que viven en estos bosques principalmente son trabajadores migratorios que llegan en la primavera del año, levantan su cría durante el verano y salen cuando llega el otoño. Muchos de estos pájaros dependen de la gran población de insectos de verano para su alimento; otros usan las frutas y semillas que se producen durante los meses de verano. Unos tipos de pájaros, incluso los carpinteros, el urogallo, los pavos y algunos pinzones, son residentes anuales. Los anfibios (ranas, sapos, salamandras) y

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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b)

los reptiles (serpientes y lagartos) capturan a los insectos y otros animales pequeños. Varios tipos de mamíferos tanto pequeños como grandes habitan estas áreas. También es común encontrar ratones, ardillas, ciervos, arpías, lunares y zarigüeyas. Entre estos mamíferos los depredadores mayores son los zorros, los tejones, las comadrejas, los coyotes y las aves de rapiña.

Taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal A lo largo de la mitad sur de Canadá, partes del norte de Europa y en gran parte Rusia, hay un bosque conífero de hoja perenne conocido como taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal. (Ver figura 6.17.) El clima se caracteriza por tener veranos cortos y fríos e inviernos largos con abundantes nevadas. Los inviernos son sumamente ásperos y duran hasta seis meses. Es típico que

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Protección de bosques antiguos templados del noroeste del Pacífico Las áreas costeras del norte de California, Oregón, Washington, Columbia Británica y Alaska del sur tienen un raro conjunto de condiciones ambientales que apoyan un tipo especial de bosque, un bosque templado húmedo. Los vientos prevalecientes del Oeste llevan aire cargado de humedad a la costa. Cuando este aire encuentra las montañas costeras y es obligado a subir, se enfría y la humedad cae como lluvia o nieve. La mayoría de estas áreas reciben 200 o más centímetros (80 o más pulgadas) de precipitación por año. Esta abundancia de agua, junto con el suelo fecundo y las temperaturas templadas, derivan en un crecimiento exuberante de plantas. La picea Sitka, el abeto Douglas y la cicuta occidental son árboles coníferos de hoja perenne típicos. Los bosques sin perturbar (antiguos) de esta región tienen árboles viejos de hasta 800 años, que son casi tan altos como la longitud de un campo de fútbol. Los árboles caducos de varios tipos (aliso rojo, arce de hoja grande, álamo negro de Virginia) crecen en lugares donde pueden conseguir bastante luz. Todos los árboles se cubren con los musgos, helechos y otras plantas que crecen en su superficie. El color dominante es verde, puesto que la mayoría de las superficies tiene algún organismo que crece en ellos. Cuando un árbol se muere y cae al suelo se descompone en el lugar, y a menudo sirve como un sitio para el establecimiento de nuevos árboles. Éste es un rasgo común del bosque: los árboles que caen y se descomponen se llaman árboles enfermera. Los árboles caídos también sirven como una fuente de alimento para una variedad de insectos, que a su vez son el alimento de otros animales. Asimismo, algunos animales amenazados o en peligro de extinción, como el búho manchado del norte, el murrelet jaspeado (un albatros) y el alce de Roosevelt, dependen del bosque templado para sobrevivir. Debido a su riqueza en árboles, 90% del bosque templado húmedo original ha sido pastoreado, por lo que su permanencia se ha vuelto una fuente de controversia. Algunos sostienen que debe protegerse como un re-

el suelo se congele durante el invierno. La precipitación oscila entre 25 y 100 cm (10 a 40 pulgadas) por año. Sin embargo, el clima por lo general es húmedo debido a que hay mucha nieve disuelta para la primavera y las temperaturas bajas reducen la evaporación. El paisaje típico incluye los lagos, estanques y pantanos. Los coníferos como las piceas, los abetos y pinos alerces son árboles más comunes en estas áreas. Estos árboles se adaptan de manera específica a las condiciones del invierno, el cual es seco en lo que respecta a los árboles, ya que la humedad cae como nieve y se queda sobre el suelo hasta que se funde en la primavera. Las hojas en forma de aguja son adaptadas para prevenir la pérdida de agua; además, los pinos alerces pierden

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manente del bosque original de la región, así como los parches pequeños de pradera y el bosque oriental se han conservado en otras partes de Norteamérica. Otros señalan que el bosque antiguo debe conservarse intacto para proteger las especies que están en peligro. Incluso, hay quienes afirman que los árboles son viejos y se morirán en el futuro cercano; por lo tanto, deben talarse para que su valor maderero y trabajo de pastoreo sea redituable. Por último, existe el argumento de que los árboles agonizantes y muertos son importantes para el sostenimiento de este único ecosistema. De acuerdo con lo antes descrito, no es probable que el destino de este ecosistema raro sea resuelto sin una legislación o acción legal.

sus agujas en el otoño. Las ramas de estos árboles son flexibles, lo cual les permite doblarse cuando tienen una carga de nieve para que ésta resbale en forma de pirámide fuera de los árboles sin causar daños significativos. Al igual que en el bosque caduco templado, muchos de los habitantes de este bioma son activos durante el verano. La mayoría de los pájaros son migratorios y se alimentan de la abundante población de insectos de verano que no está disponible durante el largo y frío invierno. Algunos pájaros, como los carpinteros, búhos y urogallos, son residentes permanentes. Los mamíferos típicos son: ciervos, caribú, alces, lobos, comadrejas, ratones, liebres de raqueta y ardillas. Debido al frío, pocos reptiles y anfibios viven en este bioma.

Tundra El norte de la taiga es la tundra, un bioma que carece de árboles y cuya superficie del suelo permanece congelada. Esta capa de suelo congelado es conocida como helada permanente. (Ver figura 6.18.) Debido a que el suelo siempre está congelado y el clima es frío y ventoso (el invierno dura 10 meses), ningún árbol puede vivir en el área. Aunque la cantidad de precipitación es similar a la de algunos desiertos, es decir, menor de 25 cm (10 pulgadas) por año, el verano por lo general es húmedo debido a que la nieve del invierno se funde en la primavera y las temperaturas de verano normalmente son menores a 10°C (50°F), lo cual reduce la proporción de la evaporación. Puesto que la

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 2:56:37 PM

Ciudad: Moscú, Rusia Latitud: 55° 46’N Altitud: 154 m (505 pies) Precipitación anual: 55 cm (21.8 pulgadas)

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Nombre del clima: Continental húmedo (verano caluroso) Otras ciudades con el clima similar: Montreal, Winnipeg, Leningrado

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Figura 6.17 Taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal. a) Climatografía para Moscú. b) La taiga, bosque septentrional de coníferas o bosque boreal se sitúa en las áreas con inviernos largos y nevada pesada. Los árboles se han adaptado a estas condiciones y proporcionan la comida y albergue para los animales que viven ahí.

35 32 26 30 29 33 39 39 30 35 33 29

a) Ciudad: Fairbanks, Alaska Latitud: 64° 51’N Altitud: 134 m (440 pies) Precipitación anual: 31.5 cm (12.4 pulgadas)

Temperatura °C °F 38 100

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Nombre del clima: Tundra subártica Otras ciudades con clima similar: Yellowknife, Yakutsk

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CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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b)

Figura 6.18 Tundra. a) Climatografía para Fairbanks, Alaska. b) En las latitudes del norte y en las cimas de algunas montañas, la estación es corta y las plantas crecen muy despacio. Los árboles son incapaces de vivir en estas áreas que son sumamente frías, en parte porque la capa de suelo bajo la superficie está congelada de manera permanente. Esto se conoce como helada permanente. Debido a que el crecimiento es tan lento, el daño a la tundra puede verse en las generaciones posteriores.

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helada permanente no permite que el agua penetre en el suelo, son comunes los suelos anegados, así como muchos estanques poco profundos y charcas. Muchas aves acuáticas como los patos y los gansos emigran a la tundra en la primavera; ahí, ellos se aparean y tienen a sus crías durante el verano, antes de emigrar al sur en el otoño. Cuando el deshielo del suelo excede unos pocos centímetros (pulgadas), se observa el crecimiento de muchas plantas (pastizales, abedul enano, sauce enano) y de líquenes, como el musgo de reno. Las plantas son cortas, normalmente menos de 20 cm (8 pulgadas) de altura. Las nubes de insectos son comunes durante el verano y sirven como alimento para las aves migratorias. Algunas aves que residen de manera permanente en la tundra son el ptarmigan y el búho nevado. Pero ningún reptil o anfibio logra sobrevivir en este clima extremo. Ciertos mamíferos robustos como los bueyes almizcleros, el caribú (reno), la liebre ártica y los lemmings pueden sobrevivir alimentándose en los pastizales y otras plantas que crecen durante el corto y fresco verano. Los zorros árticos, los lobos y los búhos son depredadores primarios en esta región. Debido a que es muy corto el desarrollo de la estación, también es muy lento el proceso para sanar los daños a este tipo de ecosistema, por lo que el suelo debe tratarse con gran cuidado. Es posible encontrar, a lo largo del mundo, parches de comunidades semejantes a la tundra en la cima de las montañas. Estas zonas son conocidas como tundra alpina. Aunque las características generales de la tundra alpina son similares a la tundra verdadera, muchas de las especies de plantas y animales son diferentes. Incluso, un gran número de aves y mamíferos grandes emigran a la tundra alpina durante el verano y vuelven para bajar las elevaciones con los cambios de tiempo frío.

Principales ecosistemas acuáticos Los biomas terrestres son determinados por la cantidad, el tipo de precipitación y por las temperaturas. Otros factores, como el tipo de suelo y viento, también juegan un papel primordial. Los ecosistemas acuáticos también son formados por factores ambientales importantes. Varios de estos factores son la habilidad de los rayos solares para penetrar

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el agua, la profundidad del agua, la naturaleza del sustrato del fondo, la temperatura del agua y la cantidad de sales disueltas.

Ecosistemas marinos Un factor determinante de la naturaleza de los ecosistemas acuáticos es la cantidad de sal disuelta en el agua. Aquellos que tienen pocas sales disueltas se llaman ecosistemas de agua dulce, y los que tienen un volumen de sal alto se denominan ecosistemas marinos.

Ecosistemas marinos pelágicos En el océano abierto, muchos tipos de organismos flotan o nadan activamente. Los crustáceos, peces y ballenas nadan de manera activa cuando buscan su alimento. Los organismos que no se ligan al fondo se llaman organismos pelágicos, y hay una parte del ecosistema que se conoce como ecosistema pelágico. El término plancton se usa para describir organismos acuáticos que son pequeños, su nado es débil y son llevados por las corrientes. Como en todos los ecosistemas, los organismos del fondo de la pirámide de energía llevan a cabo la fotosíntesis. Los organismos planctónicos que realizan la fotosíntesis se llaman fitoplancton. En el océano abierto, la mayoría de estos organismos son algas pequeñas, microscópicas, flotantes y bacterias. La capa superior del océano donde los rayos solares penetran se conoce como zona eufótica, en la cual el fitoplancton es muy común. El espesor de la zona eufótica varía con el grado de claridad del agua; incluso, puede estar a 150 metros (500 pies) en el fondo. Los animales nadadores pequeños y débiles de muchos tipos, conocidos como zooplancton, se alimentan en el fitoplancton. Con frecuencia, el zooplancton se localiza a una profundidad mayor en el océano que el fitoplancton, pero emigra hacia arriba por la noche y se alimenta en la gran población del fitoplancton. A su vez, el zooplancton es comido por los animales más grandes como el pez y la gamba, que son el alimento de peces más grandes como el salmón, el atún, los tiburones y la caballa. (Ver figura 6.19.) Un factor principal que influye en la naturaleza de una comunidad marina es el tipo y cantidad de material disuelto en el agua. Además, tiene particular importancia la cantidad de nutrientes inorgánicos disueltos, que están disponibles para los organismos que llevan a cabo la fotosíntesis. El fósforo, el nitrógeno y el carbono son requeridos para la

construcción de nueva materia viva. El suministro de estos elementos en el agua es inmediato. Por consiguiente, los ecosistemas acuáticos más productivos son aquellos en los cuales estos nutrientes esenciales son muy comunes. Estas áreas incluyen lugares en los océanos, donde las corrientes conducen los nutrientes que se han establecido en el fondo, así como lugares donde los ríos depositan su carga de materia suspendida y disuelta.

Ecosistemas marinos bénticos Los organismos que se mantienen en el fondo del océano, ya sea adheridos o no, son conocidos como organismos bénticos, y el ecosistema del cual forman parte se llama ecosistema béntico. Algunos peces, almejas, ostras, varios crustáceos, esponjas, anémonas de mar y muchos otros tipos de organismos se mantienen en el fondo. En el agua poco profunda, la luz solar puede penetrar al fondo, donde es común una variedad de organismos fotosintéticos adheridos normalmente y llamados algas marinas. Puesto que están adheridos y algunos, como el alga marina, crecen a tamaños muy grandes, muchos otros organismos que viven en el fondo, como los erizos de mar, los gusanos y los peces, son asociados con ellos. El sustrato es muy importante en la determinación del tipo de comunidad béntica que se desarrolla. La arena tiende a cambiar y moverse, haciendo difícil el establecimiento de plantas grandes o algas. No obstante, algunas almejas, gusanos excavadores y crustáceos pequeños encuentran arena para formar un hábitat conveniente. Las almejas filtran el agua y obtienen plancton y detrito, o excavan a través de la arena para alimentarse de otros habitantes. El barro también provee de un hábitat conveniente para algunos tipos de plantas arraigadas, como árboles de mangle o pastizales de mar. Aunque el barro normalmente contiene un poco de oxígeno, puede ser habitado por una variedad de organismos excavadores que se alimentan mediante la filtración de agua sobre ellos o de otros animales que están en el barro. Las superficies rocosas en el océano proporcionan un buen sustrato para muchos tipos de algas grandes. Asociado con este crecimiento profuso de algas existe una gran variedad de animales. (Ver figura 6.20.) La temperatura también tiene un gran impacto en el tipo de comunidad béntica establecida. Algunas comunidades, como los arrecifes de coral o el mangle sumergido, sólo

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Pleamar

Zona intermareal Bajamar

en idad fund 0

Zona eufótica

os

metr

Pro

200

400 600

Algas

Béntica

800

0

100

Pelágico

0

200

Fitoplancton

00

30

Zooplancton

00

40

Figura 6.19 Ecosistemas marinos. Toda la actividad fotosintética del océano ocurre en el agua poco profunda llamada eufótica, la cual está dividida en zonas, por algas vinculadas cerca de la playa o por el fitoplancton diminuto en los niveles superiores del océano abierto. Los consumidores son organismos nadadores pelágicos libres u organismos bénticos que se mantienen en el fondo. Los animales pequeños que se alimentan en el fitoplancton son conocidos como zooplancton.

se encuentran en áreas donde el agua es caliente. Los ecosistemas del arrecife de coral son producidos por animales de coral que construyen la forma de copa de esqueletos externos alrededor de ellos. Los corales sobresalen de sus esqueletos para capturar alimento y exponerse al sol, lo cual es importante porque los corales contienen algas de células simples dentro de sus cuerpos. Estas algas llevan a cabo la fotosíntesis y proporcionan, a ellas mismas y a los animales de coral, los nutrientes necesarios para el crecimiento. Esta relación mutualista entre las algas y el coral es la base de una comunidad muy productiva de organismos. Los esqueletos de corales proporcionan una superficie

en la cual viven muchos otros tipos de animales. Algunos de estos animales se alimentan directamente de los corales, mientras que otros se alimentan en el plancton pequeño y a veces de algas que se establecen entre los organismos de coral. Muchos tipos de peces como los crustáceos, esponjas, almejas y caracoles son miembros de ecosistemas del arrecife de coral. Como estas especies requieren del agua caliente, los ecosistemas de coral sólo se encuentran cerca del Ecuador. Estos ecosistemas también requieren de agua poco profunda y clara, ya que las algas deben tener suficiente luz solar para llevar a cabo la fotosíntesis. Los arrecifes de coral son conside-

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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rados como los ecosistemas más productivos en la Tierra. (Ver figura 6.21.) Los ecosistemas de mangle de pantano ocupan una región cerca de la playa. Los organismos dominantes son tipos especiales de árboles que toleran la elevada concentración de sal del océano. Además, estos árboles pueden establecerse en áreas donde el agua es poco profunda y la acción de la ola no es demasiado grande, debido a que tienen semillas largas que flotan en el agua. Así, cuando las semillas se entrampan en el barro comienza a desarrollarse la raíz. Estos árboles excretan la sal de sus hojas y, como tienen raíces muy desarrolladas que se extienden sobre el agua, pueden obtener oxígeno y sostener a la

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Playa rocosa Pervinca de Stika

Percebes

Cangrejo de roca

Cepillo de uña

Pervinca amarilla

Boa emplumada, laminaria, alga marina tonel turca Palma de mar Estrella de mar Foco de maleza de roca

Lapa Caracolillo multicolor

Lechuga de mar

Playa arenosa

Gamba fantasma

Escarabajo tigre

Cangrejo de lunar Cangrejo azul Pepino de mar

Anfípodo playero

Cangrejo fantasma

Platija Gusano rastrero Dólar de arena

Olivo

Corazón de almeja

Pez plateado

Gusano de fuego (dentro del caparazón)

Figura 6.20 Tipos de playas. El tipo de sustrato es el que determina qué clases de organismos pueden vivir cerca de la playa. Las rocas proporcionan áreas de vinculación de organismos que no tienen las arenas, puesto que éstas constantemente están cambiando. Los barros por lo general tienen poco oxígeno; por ello, los organismos que viven ahí deben adaptarse a esas condiciones.

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Figura 6.21 Arrecifes de coral.

Los corales son pequeños animales de mar que secretan los esqueletos externos. Ellos tienen una relación mutualista con ciertas algas que permiten que ambos tipos de organismos tengan éxito. Los materiales de esqueletos sirven como un sustrato en el cual viven muchos otros tipos de organismos.

planta. Los árboles entrampan el sedimento y proporcionan lugares para que vivan ostras, cangrejos, medusas, esponjas y peces. La captura de sedimento y la extensión incesante de mangles en las áreas poco profundas produce el desarrollo de un ecosistema terrestre en lo que una vez fue el océano poco profundo. Los mangles se encuentran en el sur de Florida, el Caribe, el Sudeste de Asia, África y otras partes del mundo donde existen las marismas tropicales. (Ver la figura 6.22.) En las grandes profundidades del océano un ecosistema béntico depende de una lluvia continúa de materia orgánica para la zona eufótica. Estas áreas son conocidas como abisales y el ecosistema se llama ecosistema abisal. Ninguna luz penetra a esta región y la cantidad de alimento disponible es limitado. En esencia, todos los organismos en este ambiente son animales de carroña que se alimentan de cualquier cosa que se cruza en su camino. Muchos de los animales son pequeños y generan luz que utilizan para encontrar o atraer el alimento.

Figura 6.22 Mangles de pantano.

Los mangles son árboles tropicales que pueden vivir en barros muy mojados y salados que se encuentran a lo largo de la playa. Puesto que pueden entrampar sedimento adicional, tienden a extenderse más allá de la playa cuando se reproducen.

Estuarios El estuario es una categoría especial de ecosistema acuático que consiste en áreas poco profundas, parcialmente vinculadas, donde el agua dulce entra en el océano. La concentración de sal del agua en el estuario cambia con las mareas y el flujo de agua de los ríos; en tanto, los organismos que viven ahí se adaptan de manera especial a este conjunto de condiciones físicas. Cabe mencionar que el número de especies es menor en el océano que en el agua dulce. Los estuarios son eco-

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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sistemas sumamente productivos debido a las grandes cantidades de nutrientes introducidos en la cuenca de los ríos que se encuentran con ellos. Su situación es buena por el hecho de que el agua poco profunda permite penetrar la luz a la mayoría del agua en la cuenca. De esta manera, el fitoplancton, las algas vinculadas y las plantas pueden usar la luz solar y los nutrientes para el crecimiento rápido. Esta actividad fotosintética apoya muchos tipos de organismos en el estuario. Por último, los estuarios son en especial importantes como sitios de guardería para los peces y

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Invasión de plantas acuáticas no nativas El término especie invasora no nativa se refiere a las plantas que se extienden de manera agresiva y no son nativas de un área. Todos los ecosistemas son susceptibles a la invasión de estas plantas, cuyas invasiones pueden llevar a la pérdida de diversidad biológica, ya que eliminan el hábitat para las plantas nativas y además tienen muchos otros impactos. El crecimiento prolífico de plantas como el milhojas (Myriophyllum spicatum) llega a estorbar en los canales de riego, sistemas hidroeléctricos y canales de navegación. También ocurren inundaciones debido a los sistemas obstruidos del desagüe. Por otro lado, las actividades de viajar en bote y nadar son afectadas y se vuelven menos deseables; además, a menudo se daña la estética de los lagos. Otro problema es que las camas densas de plantas alteran la composición química del agua, la temperatura y la estructura del hábitat, lo cual produce cambios en comunidades invertebradas y de peces. El crecimiento denso de estas plantas también representa una fuente mayor de materia orgánica que cae al cuerpo de agua, y su descomposición puede reducir el oxígeno disuelto. El resultado, son alteraciones en el olor, color y sabor del agua, sin olvidar que la reducción de oxígeno disuelto también ocasiona la muerte de los peces. Los márgenes del lago también son vulnerables a la invasión de las plantas no nativas. Las especies invasoras como el loosestrife púrpura (Lythrum salicaria) y el pastizal canario de la caña (Phalaris arundinaceae) pueden crear grandes problemas, como reducir la diversidad y eliminar fuentes naturales de alimento, así como destruir la tierra húmeda que sirve como una cubierta esencial de la fauna. Las especies invasoras se han introducido en Norteamérica en una gran variedad de formas. Por ejemplo, el loosestrife púrpura se vendió como una planta ornamental de jardín; mientras que algunas plantas que plagan los lagos incluyen varias especies introducidas por la industria del acuario, como la elodea brasileña (Egeria densa) y la hiedrilla (Hydrilla verticillata). Debido a

crustáceos como la platija y la gamba. Los adultos entran en estas áreas productivas protegidas, para reproducirse y entonces volver al océano. La cría pasa su vida temprana en el estuario, pero en el futuro sale, cuando crece y es capaz de sobrevivir en el océano. Los estuarios también entrampan el sedimento. Esta actividad tiende a impedir que muchos tipos de contaminantes alcancen el océano y también se transforma en el relleno gradual del estuario, el cual puede volverse un pantano de sal en el futuro y entonces formar parte de un ecosistema terrestre.

Ecosistemas de agua dulce Los ecosistemas de agua dulce difieren de los ecosistemas marinos de varias maneras: la cantidad de sal presente es mucho menor, la temperatura del agua es muy cambiante, el agua está en el proceso de moverse al océano,

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sus flores atractivas, los jardineros y los floristas han cultivado el jacinto de agua (Eichornia crassipes) y la azucena blanca de agua (Nymphaea odorata). También se introdujeron algunas especies acuáticas que ahora son consideradas indeseables para los propósitos de “restauración”. Sin embargo, el Departamento de Agricultura de Estados Unidos ha promovido especies invasoras, como el pastizal canario de la caña, como carpetas de suelo y plantas de forraje. Los canales agrícolas, desagües y sistemas de riego han extendido a los invasores acuáticos más allá del occidente de Estados Unidos. Una vez introducidas en un área, las plantas acuáticas invasoras llegan a extenderse de extremo a extremo en un lago, en los barcos o, en algunos casos, son llevadas por pájaros u otros animales.

CANOTAJE: QUITE TODAS LAS PLANTAS!

¡DETÉNGASE, AUTOPISTA ACUÁTICA! (Florida)

¡ÉSTA ES LA LEY! PROTEJA LAS AGUAS DE MAINE

Estados que tienen programas para prevenir la introducción de plantas no nativas a las aguas públicas, por ejemplo Florida (izquierda) y Maine (derecha).

el oxígeno disuelto a menudo disminuye el suministro, y los organismos que habitan los sistemas de agua dulce son diferentes. Los ecosistemas de agua dulce se divididen en dos categorías: aquellos en los cuales el agua es relativamente estacionaria, como los lagos, estanques y depósitos, y aquellos en los que el agua es corriente cuesta abajo, como los arroyos y los ríos.

Lagos y estanques Los grandes lagos tienen muchas características iguales al océano. Si el lago es profundo, hay una zona eufótica en el vértice, con muchos tipos de fitoplancton y zooplancton que se alimentan en el fitoplancton. Los peces pequeños se alimentan en el zooplancton y son comidos a su vez por peces más grandes. Las especies de organismos que viven en los lagos de agua dulce son diferentes de aquellos

encontrados en el océano, pero se utiliza la misma terminología porque los papeles que realizan son similares. A lo largo de la playa y en las partes de la superficie de los lagos, muchos tipos de plantas florecientes están arraigados en el fondo. Algunas de éstas, llamadas plantas emergentes, tienen hojas que flotan en la superficie o se destacan sobre el agua. Las espadañas, los juncos, las plantas punta de flecha y las azucenas de agua son algunos ejemplos. Las plantas arraigadas que permanecen bajo la superficie del agua se llaman plantas sumergidas, como ejemplos está la Elodea y la Chara. Muchos tipos de algas de agua dulce también crecen en el agua poco profunda, donde aparecen como las esteras en el fondo o vinculadas a la vegetación y otros objetos en el agua. Un gran número de diferentes tipos de animales están relacionados con las plantas

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Principios ecológicos y su aplicación

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Larva de mosquito

Rana toro Escorpión de agua

Luz solar

Escarabajo submarino Caracol de estanque

Libélula

Zon litora a

Plancton

l

a Zonca ti bén

Tortuga pintada

Branquia azul

Gusano de sangre

a Zon

Zo limnéna tic

tica

eufó

a

Rata almizclera

Pato silvestre

Róbalo boca pequeña

Figura 6.23 Ecosistema de lagos.

Los lagos son similares en estructura a los océanos, pero las especies son diferentes porque la mayoría de los organismos marinos no puede vivir en agua dulce. Los insectos son organismos comunes en los lagos de agua dulce, como lo son muchos tipos de peces, zooplancton y fitoplancton.

y las algas. Los peces, cangrejos, almejas y muchos tipos de insectos acuáticos son habitantes comunes de esta mezcla de plantas y algas. Esta región, cuya vegetación está muy arraigada, es conocida como zona litoral, y la porción del lago en donde no está arraigada la vegetación se llama zona limnética. (Ver figura 6.23.) La productividad del lago es determinada por varios factores. Uno de ellos es la temperatura, ya que las temperaturas frías tienden a reducir la cantidad de fotosíntesis. La profundidad del agua es importante porque los lagos poco profundos tendrán luz que penetra al fondo del lago, y por consiguiente, la fotosíntesis puede ocurrir a lo largo de toda la columna de agua. Los lagos poco profundos también tienden a ser más calurosos debido a los efectos de calentamiento de los rayos solares. Un tercer factor que influye en la productividad de los lagos es la cantidad de nutrientes presente. Esto es principalmente determinado por los ríos y arroyos que llevan nutrientes al lago. Es decir, los sistemas del río que atraviesan áreas que donan muchos nutrientes llevarán éstos a los lagos. El cultivo y la construcción dejan expuesto el suelo y liberan los nutrientes al igual que

otras actividades humanas como descargar el alcantarillado en los arroyos y lagos. Los lagos profundos, claros, fríos, y pobres en nutrientes son de baja productividad y se llaman lagos oligotróficos. Mientras que los lagos poco profundos, oscuros, calurosos, con muchos nutrientes y elevada productividad se llaman lagos eutróficos. Aunque la molécula de agua (H2O) tiene oxígeno como parte de su estructura, este elemento no está disponible en los organismos. El oxígeno que los organismos necesitan es la molécula de oxígeno que se disuelve (O2) cuando ésta entra al agua proveniente del aire o cuando es liberada como resultado de la fotosíntesis por las plantas acuáticas. Cuando el agua cae sobre las rocas en un arroyo o es arrojada a la playa por la acción de las olas, el aire y el agua se mezclan y permiten disolver más oxígeno en el agua. El volumen de oxígeno disuelto en el agua es importante debido a que la cantidad de oxígeno determina los tipos de organismos que pueden habitar el lago. Cuando las moléculas orgánicas entran en el agua, son descompuestas por bacterias y hongos. A su vez, estos organismos degradadores usan el oxígeno disuelto del agua para realizar la res-

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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piración. La cantidad de oxígeno que utiliza el degradador para descomponer una cantidad específica de materia orgánica se llama demanda bioquímica de oxígeno (DBO). La materia orgánica ingresa en los ecosistemas acuáticos de varias maneras; por ejemplo, los organismos que viven en el agua producen residuos metabólicos, y cuando los organismos que viven en o cerca del agua mueren o mudan sus partes, su materia orgánica queda en el agua. La cantidad de nutrientes que ingresan en el agua también es importante, puesto que las algas y plantas cuyo crecimiento es estimulado, en el futuro mueren y su descomposición reducirá la concentración de oxígeno disuelto. Además, muchos cuerpos de agua experimentan una reducción del nivel de oxígeno disuelto durante el invierno, cuando los productores mueren. La cantidad y tipos de materia orgánica determinan, en parte, la cantidad de oxígeno disuelto que se deja para ser usado por otros organismos, como los peces, crustáceos y caracoles. Muchos lagos experimentan periodos en que el oxígeno disuelto es bajo, por lo que se produce la muerte de peces y otros organismos. A menudo, la actividad humana influye en la

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salud de los cuerpos de agua, porque existe una tendencia a introducir nutrientes de la agricultura y residuos orgánicos de una variedad de fuentes industriales, agrícolas y municipales. Estos temas se discuten a mayor profundidad en el capítulo 16.

Arroyos y ríos Los arroyos y ríos son una segunda categoría del ecosistema de agua dulce. Debido a que el agua está en constante movimiento, los organismos planctónicos son menos importantes que los organismos adheridos. La mayoría de las algas se adhieren a las rocas y a otros objetos en el fondo. Esta colección de algas adheridas, así como los animales y hongos similares se llaman perifiton. Como el agua es poco profunda y ligera puede penetrar fácilmente en el fondo (salvo en los ríos grandes o sumamente barrosos). Aun así, es muy difícil para los organismos fotosintéticos aumentar los nutrientes necesarios para el crecimiento; además, la mayoría de los arroyos no son muy productivos. De hecho, el mayor ingreso de nutrientes pro-

viene de la materia orgánica que ingresa en el arroyo de las fuentes terrestres. Éstas, son principalmente las hojas de los árboles, entre otros tipos de vegetación, así como los cuerpos vivos y los insectos muertos. Dentro del arroyo hay una comunidad de organismos que se adaptan para usar las ruinas como una fuente específica de alimento. Las bacterias y hongos colonizan la materia orgánica, y muchos tipos de insectos desmenuzan y comen esta materia orgánica junto con los hongos y las bacterias que viven en él. El excremento (residuos intestinales) de estos insectos y las partículas diminutas producidas durante el proceso de alimentación se convierten en alimento para otros insectos que construyen redes para capturar pedazos diminutos de materia orgánica que cruza por su camino. A su vez, estos insectos son comidos por otros insectos carnívoros y peces. Los organismos de los ríos más grandes y de los arroyos barrosos que tienen menos penetración de luz dependen de los alimentos que flotan en su camino, que principalmente provienen de arroyos que descargan en el río.

Los ecosistemas cambian cuando un tipo de organismo reemplaza a otro en un proceso llamado sucesión. Al final, se alcanza una fase relativamente estable que se conoce como comunidad clímax. El tipo de sucesión que inicia con la roca expuesta o el agua se llama sucesión primaria; pero cuando el ecosistema original se destruye se llama sucesión secundaria. Las fases que llevan al clímax se llaman fases sucesionales. Las principales comunidades clímax terrestres regionales se llaman biomas. Los factores primarios que determinan los tipos de biomas son la cantidad y la distribución anual de lluvia, así como el ciclo de temperatura anual. Los biomas principales son: desierto, pradera, sabana, matorral mediterráneo, bosque tropical seco, bosque tropical húmedo, bosque templado caduco, taiga y tundra. Cada uno tiene un conjunto particular de organismos que se adaptan a las condiciones climáticas típicas del área. Al acudir a la ladera de una montaña es posible dar testimonio del mismo tipo de cambio en los biomas que ocurren si se viajara del Ecuador al Polo Norte. Los ecosistemas acuáticos se dividen en ecosistemas marinos (agua salada) y ecosistemas de agua dulce. En el océano, los organismos que viven en el agua abierta se llaman pelágicos. Además, como la luz penetra sólo la capa superior del agua, esta región se llama zona eufótica. Los organismos fotosintéticos diminutos que flotan cerca de la superficie se llaman fitoplancton; y son comidos por animales pequeños conocidos como zooplancton, que a su vez se convierten en alimento de peces y otros organismos más grandes.

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Estos ríos más grandes tienden a ser más calientes y tienen agua de movimiento lento. Por consiguiente, la cantidad de oxígeno disuelto normalmente es menor y las especies de plantas y animales cambian. Cualquier materia orgánica adicional que es agregada al río adiciona al sistema DBO, reduciendo aún más el oxígeno disuelto en el agua. Algunas plantas pueden establecerse a lo largo del banco del río y contribuir al ecosistema para llevar a cabo la fotosíntesis y proporcionar lugares ocultos para los animales. Así como los estuarios son un puente entre los ecosistemas de agua dulce y los marinos, los pantanos y la tierra húmeda son una transición entre los ecosistemas acuáticos y terrestres. Los pantanos son tierra húmeda que contiene árboles capaces de vivir en lugares que se inundan de manera permanente o durante una gran parte del año. Los pantanos son tierra húmeda que es dominada por los pastizales y cañas. Muchos pantanos y tierras húmedas son estados sucesorios que en el futuro se vuelven comunidades totalmente terrestres.

El tipo de materia que constituye la playa determina la mezcla de organismos que viven ahí. Las playas rocosas proporcionan la superficie para que los organismos se adhieran, pero las playas arenosas no lo hacen. Las playas barrosas a menudo son pobres en oxígeno disuelto; en cambio, los pantanos y las tierras húmedas pueden desarrollarse en estas áreas. Los arrecifes de coral son ecosistemas marinos tropicales dominados por organismos de coral. Los pantanos de mangle son ecosistemas marinos de las costas tropicales en donde dominan los árboles. Los estuarios se sitúan donde los arroyos de agua dulce y ríos entran en el océano. Por lo general, son áreas poco profundas pero muy productivas. Muchos organismos marinos usan los estuarios para la reproducción. Los insectos son comunes en el agua dulce y están ausentes en los sistemas marinos. Los lagos muestran una estructura similar a la del océano, pero las especies que los habitan son diferentes. Los lagos profundos de agua fría que tienen productividad pobre se llaman oligotróficos, mientras que los que son poco profundos, de agua caliente y muy productivos se llaman lagos eutróficos. Los arroyos difieren de los lagos en cuanto a que en éstos últimos existe más materia orgánica proveniente de la tierra circundante. Por lo tanto, los organismos en los arroyos son muy sensibles a los usos de la tierra que ocurren cerca de los arroyos.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Problema-análisis Pérdida del ecosistema en Norteamérica Norteamérica contiene una gran variedad de especies y ecosistemas, incluyendo el bosque templado húmedo, las praderas, la tierra húmeda, los desiertos y muchos más. Las especies en Estados Unidos incluyen los osos pardos, los búhos manchados, los frailecillos chiflados y el murciélago fantasma por mencionar algunos ejemplos. Como en los trópicos, la biodiversidad de Norteamérica está amenazada. A partir de mayo de 2002, U.S. Fish, el Servicio de Fauna y el Servicio de la Pesca Marina Nacional hicieron una lista de 1 231 especies (496 especies animales y 735 especies de plantas) en peligro o amenazadas de extinción en Estados Unidos. Pero además, cientos de otras especies son consideradas para agregarse a la lista. Según el Acuerdo para la Conservación de la Naturaleza, un tercio de todas las plantas y especies animales de Estados Unidos están en la necesidad de protección. Muchos peces de agua dulce y especies de tierra húmeda como los mejillones, el cangrejo y los anfibios son particularmente vulnerables. Casi 500 especies en Estados Unidos están muy cerca de la extinción. La lista de las especies en peligro de extinción de Canadá incluyó 353 especies a partir de mayo de 2002. Entre ellos está el glotón, la ballena asesina, la lechuza oriental, el crótalo occidental, la rana de cola, el vencejo cuello blanco, el halcón peregrino, y la grulla blanca. Muchos de los ecosistemas de Canadá también están en peligro. Según la el Acuerdo para la Federación de la Naturaleza Canadiense, 240 hectáreas (593 acres) de hábitat de fauna se transforman o fragmentan cada hora en Canadá, y la destrucción del hábitat amenaza a más de 80% de las especies en peligro de extinción de ese país. La rica biodiversidad de México también se está perdiendo, en parte porque la caza afecta a casi 10% de las especies terrestres. México tiene un alto número de especies endémicas, la diversidad más rica de reptiles y cactus, y la segunda mayor diversidad de mamíferos en el mundo. No obstante, casi la mitad de 25 millones de hectáreas (62 millones de acres) de bosques tropicales secos y húmedos de México se han limpiado para la agricultura y el pastoreo, dejando sólo 10% en condición estable. Más de 50% del territo-

rio de México es matorral de salvia, costero seco o desierto, y el sobrepastoreo y los incendios causados por los humanos han degradado gran parte de esta tierra. Al respecto, considere algunos hechos compilados por World Wildlife Fund: Ecosistema norteamericano

Porcentaje de ecosistema perdido

Pradera de pastizal alto norteamericano original

Más de 99% transformado

Bosque primario original en los 48 Estados Unidos contiguos

Más de 95% perdido

Sabana de roble del oeste medio

Más del 98% alterado

Bosque antiguo en el noroeste del Pacífico

Cerca del 90% limpiado

Ríos silvestres o escénicos en Estados Unidos

Entre 90 y 98% degradado

Matorral de salvia costero en Estados Unidos

Entre 70 y 90% perturbado

Tierra húmeda original en Estados Unidos

Más del 50% agotado y saturado

• ¿Usted puede dar ejemplos de ecosistemas perdidos en su área? • ¿Cuáles fueron las circunstancias que llevaron a la pérdida de esos ecosistemas? • ¿Había una alternativa para evitar la pérdida del ecosistema? • ¿Cuáles especies en peligro o en amenaza de extinción fueron afectadas? Fuente: Comité del Presidente de Consejeros en Ciencia y Tecnología, Biodiversity: Connecting with the Tapestry of Life, Washington, D.C., 2002.

Términos clave béntico 122 bioma 110 bosque boreal 120 bosque caduco templado 118 bosque septentrional de coníferas 120 bosque tropical húmedo 116 bosque tropical seco 116 comunidad clímax 105 comunidad pionera 105 demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 127 desierto 111 ecosistema abisal 125 ecosistema béntico 122 ecosistema de agua dulce 122 ecosistema de mangle de pantano 123 ecosistema del arrecife de coral 123

ecosistema marino 122 ecosistema pelágico 122 estepa 112 estuario 125 fase seral 106 fase sucesional 106 fitoplancton 122 helada permanente 120 lago eutrófico 127 lago oligotrófico 127 llanura 112 matorral mediterráneo 114 pantano 128 pelágico 122 perifiton 128 plancton 122

CAPÍTULO 6 Tipos de ecosistemas y comunidades

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plantas emergentes 126 plantas sumergidas 126 pradera 112 sabana 114 sere 106 sucesión 105 sucesión primaria 105 sucesión secundaria 105 taiga 119 tierra húmeda 128 tundra 120 tundra alpina 122 zona eufótica 122 zona limnética 127 zona litoral 127 zooplancton 122

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Preguntas de repaso 1. Describa el proceso de sucesión, ¿cómo difiere la sucesión primaria de la sucesión secundaria? 2. ¿Cómo difiere una comunidad clímax de una comunidad sucesional? 3. Liste tres características típicas de cada uno de los siguientes biomas: bosque tropical húmedo, desierto, tundra, taiga, sabana, matorral mediterráneo, bosque seco tropical, pradera y bosque caduco templado. 4. ¿Qué factores primarios determinan el tipo de bioma terrestre que se desarrollará en un área? 5. ¿Cómo afecta la altura sobre el nivel del mar el tipo de bioma presente?

6. ¿Qué áreas del océano son más productivas? 7. ¿Cómo afecta la naturaleza del sustrato los tipos de organismos que se encuentran en la playa? 8. ¿Cuál es el papel de cada uno de los siguientes organismos en un ecosistema marino: fitoplancton, zooplancton, algas, organismos de coral y peces? 9. Liste tres diferencias entre los ecosistemas de agua dulce y los marinos. 10. ¿Qué es un estuario? ¿Por qué los estuarios son importantes?

Pensamiento crítico 1. ¿El concepto de una “comunidad clímax” tiene sentido? ¿Por qué sí o por qué no? 2. ¿Qué piensa usted acerca de los ecosistemas restaurados luego de ser degradados por la actividad humana? ¿Debe hacerse o no? ¿Por qué? ¿Quién debe pagar por esta reconstrucción? 3. Identifique el bioma en que usted vive, ¿qué factores ambientales son clave para el mantenimiento de este bioma? ¿Cuál es la salud actual de su bioma? ¿Cuáles son las amenazas actuales a su salud? ¿Cómo podría ser apreciado su bioma hace 100, 1 000, 10 000 años? 4. Imagine que usted es un biólogo conservacionista que ha preguntado a los residentes locales acerca de los efectos en el ambiente que fueron ocasionados por el desarrollo en el bosque tropical húmedo en el que ellos viven. ¿Qué les diría? ¿Por qué usted les da esta evaluación? ¿Qué evidencia puede citar para sus demandas?

5. En el texto dice que 90% del bosque templado húmedo caduco en el Noroeste de Pacífico ha sido pastoreado. ¿Qué hacer con el 10% restante? Algunos dicen que debe pastorearse, pero otros apoyan que debe conservarse. ¿Qué valor, creencias y perspectivas se sustentan por cada lado? ¿Qué consideración ética existe respecto al pastoreo tradicional en esta área? ¿Qué valor, creencias y perspectivas sostiene usted en relación a este problema? 6. Gran parte del bosque antiguo en Estados Unidos se considera sólo por el beneficio económico del pastoreo; incluso, se han establecido bosques de segundo crecimiento. Aunque éste no es el caso del bosque tropical húmedo, su disminución se ha dado en proporciones alarmantes. Por lo tanto, ¿los países desarrollados que ya han “sacado provecho” de sus recursos deben tener algo que decir sobre lo que está pasando en los países en desarrollo? ¿Por qué tiene esa opinión?

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Bosque tropical húmedo y los problemas del uso de la tierra Bosque tropical y su extinción Bosque templado Bosque no tropical y los problemas del uso de la tierra Taiga Tundra Hábitat marino Ecología marina

Zona pelágica marina Zona del mar profundo marino Comunidades de submarejadas poco profundas Estuarios Manglares Arrecifes de coral Hábitat de agua dulce

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Principios de población

Contenido del capítulo Objetivos Características de la población Natalidad y mortalidad Proporción de sexo y distribución de edad Densidad de población y distribución espacial Resumen de factores que influyen en las tasas de crecimiento poblacional

Una curva de crecimiento poblacional Capacidad de carga Estrategias reproductivas y fluctuaciones poblacionales Crecimiento poblacional humano Materias primas disponibles Energía disponible Disposición de residuos Interacción con otros organismos Factores sociales que tienen influencia en la población humana Límite definitivo del tamaño de la población

Problema-análisis: La especie cada vez más pequeña del ganso de nieve. Un problema poblacional

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Entender que la natalidad y la mortalidad son importantes en la determinación de la tasa de crecimiento de una población. • Definir las siguientes características de una población: natalidad, mortalidad, proporción de sexo, distribución de edad, potencial biótico y distribución espacial. • Explicar la importancia del potencial biótico en la tasa de crecimiento de una población. • Describir la fase lag, el crecimiento exponencial y las fases de equilibrio estable de una curva de crecimiento poblacional. Explicar por qué ocurre cada una de estas fases. • Describir cómo determinan los factores limitantes la capacidad de carga de una población.

• Listar las cuatro categorías de los factores limitantes. • Describir la fase de muerte de la curva típica de crecimiento poblacional de algunos tipos de poblaciones. • Reconocer que los humanos, al igual que otros organismos, están sujetos a las mismas fuerzas de resistencia ambiental. • Entender las implicaciones de la sobrerreproducción. • Entender que la población humana está creciendo rápidamente. • Explicar cómo el crecimiento de la población humana es influenciado por el pensamiento social, teológico, filosófico y político.

Un acercamiento al medio ambiente Crecimiento poblacional de las especies invasoras, pág. 138 Perspectiva global Administración de poblaciones de elefantes. ¿Recolección o control de la natalidad?, pág. 143

1995-1996 Un total de 31 lobos fueron liberados en el Parque Nacional Yellowstone. 1985 Se introdujeron mejillones cebra en el Lago St. Clair cerca de Detroit, Michigan.

1983 La población humana era aproximadamente de 4.68 billones. 1983 Había 75 grullas blancas en Norteamérica.

2004 Había aproximadamente 170 lobos en el Parque Nacional Yellowstone. 2004 Se encuentran mejillones cebra en los ríos y lagos en casi 20 estados del Este de Estados Unidos y en dos provincias canadienses. 2004 La población humana es aproximadamente de 6.4 billones. 2003 Había 189 grullas blancas en Norteamérica.

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Características de la población Una población puede definirse como un grupo de individuos de la misma especie que habitan un área. Así como los individuos dentro de una población son identificables, diferentes poblaciones de la misma especie tienen características específicas que las distinguen entre sí. Algunas formas importantes en que las poblaciones difieren incluyen la natalidad (índice de natalidad), mortalidad (índice de mortalidad), la proporción de sexo, la distribución de edad, la tasa de crecimiento, la densidad y la distribución espacial.

Natalidad y mortalidad La natalidad se refiere al número de individuos que se agregan a la población mediante la reproducción durante un periodo particular. Hay dos maneras en que los nuevos organismos individuales son producidos: la reproducción asexual y la reproducción sexual. Las bacterias y otros organismos diminutos se reproducen de manera asexual Muertes por mil habitantes

cuando se dividen para formar nuevos individuos que son idénticos al organismo padre original. Incluso, las plantas y muchos tipos de animales, como las esponjas, las medusas y un gran número de gusanos se reproducen en forma asexual, ya que se dividen en dos partes o les brotan porciones pequeñas que se convierten en individuos independientes. Asimismo, existen algunos insectos y lagartos que tienen un tipo especial de reproducción asexual, en la cual las hembras ponen huevos no fertilizados que son genéticamente idénticos a ellas. Sin embargo, la mayoría de las especies tienen alguna etapa en su ciclo de vida en la cual se reproducen en forma sexual. Por ejemplo, en las poblaciones de plantas, la reproducción sexual resulta en la producción de numerosas semillas; sin embargo, éstas deben aterrizar en condiciones apropiadas de suelo antes de que germinen para producir un nuevo individuo. En general, las especies de animales producen grandes números de descendencia como resultado de la reproducción sexual. En las poblaciones humanas, la natalidad se describe en términos del índice de natalidad, es decir, el número de individuos nacidos por cada

Costa Rica –4

1 000 individuos por año. Por ejemplo, si una población de 2 000 individuos produjera 20 descendencias durante un año, la natalidad sería de 10 por mil por año. La natalidad para la mayoría de las especies típicamente es bastante alta, ya que éstas producen mucha más descendencia que la necesaria para reemplazar a los padres. Es importante reconocer que el crecimiento de una población no es determinado exclusivamente por la natalidad (índice de natalidad). También se debe considerar la mortalidad, es decir, el número de muertes en una población durante un periodo particular. Para la mayoría de las especies, la tasa de mortalidad es muy alta, en particular entre los individuos más jóvenes. Por ejemplo, de todas las semillas que producen plantas, muy pocas darán origen a una planta madura que engendrará descendencia. Muchas semillas son comidas por los animales, algunas no germinan porque nunca encuentran las condiciones apropiadas de suelo, y aquellas que germinan deben competir con otros organismos por los nutrientes y la luz solar. En los estudios de población humana, la mortalidad se expone por lo general en términos

Estados Unidos

Hungría

–9

–13

1100 1090 Cambios en la población

1080 1072 1070 1060

1057

1050 1042

1040 1028

1030

1025 1020

1020 1014

1015

1010 1000 990

1005 1

2

3 Año

4

5

1

1010 1 2

3 Año

4

5

997

2 994

Año 3 991

980

Nacimientos por mil habitantes

Incremento de la población total 7.2%

Incremento de la población total 2.5%

+18

+14

4

5

988

985

Decremento de la población total 1.5%

+10

Figura 7.1

Efecto del los índices de natalidad y de mortalidad sobre el tamaño de la población. Para que una población crezca, el índice de natalidad debe exceder el índice de mortalidad por un periodo. Estas tres poblaciones humanas ilustran cómo los efectos combinados de nacimientos y muertes cambiarían el tamaño de la población si la tasa de natalidades y mortalidades se mantuvieran por un periodo de cinco años.

Fuente: Datos de World Population Data Sheet 2003, Population Reference Bureau, Inc., Washington, D.C.

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Principios ecológicos y su aplicación

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1000

Número de sobrevivientes

Número de sobrevivientes

1000

100

10

1

10

1 0

2

4

6 8 10 Edad (años)

12

14

0

1

2

3 4 5 Edad (años)

6

7

8

Figura 7.2 Tipos de curvas de supervivencia a) La oveja Dall es un mamífero grande que produce relativamente pocas crías. La mayoría de las crías sobrevive y la supervivencia es alta hasta que los individuos alcanzan la vejez, cuando son más susceptibles a la depredación y la enfermedad. b) La curva mostrada para el gorrión coronilla blanca es típica para muchos tipos de pájaros. Después de un periodo de alta mortalidad entre las crías, la tasa de mortalidad es casi igual para todas las edades de pájaros adultos. c) Muchos animales pequeños y plantas, como el arbusto mediterráneo Cleome droserifolia, engendran grandes cantidades de descendencia. La mortalidad es muy alta en los individuos más jóvenes y pocos individuos alcanzan la vejez.

1 millón

Número de sobrevivientes

100

100000 10000 1000 100 10 1 0

20

40 Edad (años)

del índice de mortalidad, lo cual es el número de personas que se mueren por cada 1 000 individuos por año. Al comparar la alta mortalidad de las crías de la mayoría de las especies, el índice de mortalidad infantil de animales duraderos como los humanos es relativamente bajo. Para que el tamaño de una población crezca, la cantidad de individuos que son agregados por la reproducción debe ser mayor que el número de muertes. (Ver figura 7.1.). La tasa de crecimiento poblacional es la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad. En los estudios de población humana, la tasa de crecimiento de una población se expresa normalmente como un porcentaje de la población total. Por ejemplo, en Esta-

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Principios de población

60

80

dos Unidos, el índice de natalidad es de 15 nacimientos por cada 1 000 individuos en la población. Es decir, la mortalidad es de 9 por 1 000. La diferencia entre los dos es 6 por 1 000 que es igual a un incremento de la población anual de 0.6% (6/1 000). Otra manera de percibir la mortalidad consiste en determinar qué tan probable es que una descendencia sobreviva a una edad específica. Una manera de visualizar esto es con una curva de supervivencia, la cual muestra la proporción de individuos que probablemente sobrevivirá a cada edad. Aunque cada especie es diferente, es posible reconocer tres tipos generales de curvas de supervivencia: especies que tienen alta mortalidad entre

sus crías, especies en las cuales la mortalidad se extiende de manera uniforme sobre todos los grupos de edad y, por último las especies en las cuales la supervivencia es alta hasta la vejez, cuando la mortalidad es alta. La figura 7.2 da ejemplos de especies que se adecuan a estas tres categorías generales.

Proporción de sexo y distribución de edad La tasa de crecimiento de una población es influenciada en gran medida por la proporción de sexo y distribución de edad de la población. La proporción de sexo se refiere a los números relativos de machos y hembras

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Crecimiento rápido (República Democrática de Congo) Macho

Hembra

Posreproductores

Reproductores

Prerreproductores 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 Porcentaje de población

Crecimiento lento (Estados Unidos) Edad

Macho

Crecimiento negativo (Alemania)

Hembra Año de nacimiento Macho

80 +

Before 1920

75 - 79

1920-1924

70 - 74 65 - 69

1925-1929 1930-1934

60 - 64

1935-1939

55 - 59 50 - 54

1940-1944 1945-1949

45 - 49

1950-1954

40 - 44

1955-1959

35 - 39

1960-1963

30 - 34 25 - 29

1964-1969 1970-1974

20 - 24

1975-1979

15 - 19 10 - 14

1980-1984 1985-1989

5-9

1990-1994

0-4

1995-1999 6 4 2 0 2 4 6 Porcentaje de población

Hembra

6 4 2 0 2 4 6 Porcentaje de población

Figura 7.3 Distribución de edad en las poblaciones humanas. Los números relativos de individuos en cada una de las tres categorías (prerreproductiva, reproductiva y posreproductiva) son buenos indicadores del crecimiento futuro de una población. La República Democrática de Congo tiene un número grande de individuos jóvenes que se reproducirán en la edad adulta. Por consiguiente, es probable que esta población crezca rápidamente. Estados Unidos tiene una proporción grande de individuos reproductores, así como un número moderado de individuos prerreproductores. Por lo tanto, es probable que esta población crezca despacio. Alemania tiene un número reducido de individuos reproductores, además de un número muy pequeño de individuos prerreproductores. Por ello, su población ha empezado a descender. Fuente: Datos de Population Reference Bureau.

que existen. Muchos tipos de organismos, como los gusanos de tierra y la mayoría de las plantas, tienen ambos tipos de órganos sexuales en el mismo cuerpo; por lo tanto, la proporción de sexo no tiene ningún significado para estas especies. El número de hembras es muy importante, puesto que ellas determinan el número de descendencia producido en la población. En las especies polígamas, un macho puede aparearse con muchas hembras; por ello, el número de machos es menos importante en la tasa de crecimiento de una población que el número de hembras. En las especies monógamas, un macho y una hembra semejantes se aparean y juntos aumentan sus crías. Además, es probable que las hembras no apareadas no sean fertilizadas y, por lo tanto, no aumentarán sus crías. Aun cuando una hembra no apareada sea fertilizada, será menos exitosa para aumentar sus crías. En la mayoría de las especies es típico que la proporción de sexo sea aproximadamente 1:1 (una hembra para un varón). Sin embargo, hay poblaciones en las cuales esta

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proporción no es exacta. Por ejemplo, en las poblaciones de muchas especies de animales de caza, los machos son tiroteados (tienen una mortalidad superior) y las hembras no. Esto produce una proporción de sexo desigual en la cual las hembras exceden en número a los machos. En muchas poblaciones de insectos sociales (abejas, hormigas y avispas), el número de hembras siempre excede en gran cantidad al número de machos, aunque la mayoría de las hembras son estériles. En los humanos, nacen aproximadamente 106 hombres por cada 100 mujeres. No obstante, en Estados Unidos, cuando las personas alcanzan sus 20 años, una tasa de mortalidad superior de hombres ha igualado la proporción de sexo. La tasa superior de mortalidad masculina continúa en la vejez, cuando las mujeres exceden en número a los hombres. La distribución de edad, el número de individuos de cada edad en la población, tiene una gran influencia en la tasa de crecimiento de una población. Como usted puede ver en la figura 7.3, algunos individuos son prerreproductores juveniles, otros son reproductores adultos,

y unos más son adultos posreproductores. Como ya se mencionó, la distribución de edad tiene una importante repercusión en la tasa de crecimiento de una población, ya que si la población tiene un número grande de prerreproductores juveniles, se esperaría que en el futuro crecieran como jóvenes sexualmente maduros. Además, la población debe ir creciendo si está conformada en su mayoría por reproductores adultos. Pero si la población está formada de individuos viejos cuyo éxito reproductor es bajo, es probable que disminuya. Muchas especies, en particular aquellas que tienen ciclos cortos de vida, tienen distribuciones de edad que cambian en forma significativa durante el curso de un año. Es típico que las especies produzcan su cría durante épocas específicas del año. Las plantas anuales (las que viven durante sólo un año) producen semillas que germinan por la primavera o durante un periodo lluvioso del año. Por consiguiente, durante una parte del año, la mayoría de los individuos son prerreproductivos. Conforme pasa el tiempo, casi todas las especies que sobreviven se vuelven reproduc-

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Principios ecológicos y su aplicación

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toras adultas y productoras de semillas. Sin embargo, después del año todas mueren. Un modelo similar se observa en muchos insectos que surgen de los huevos como larva, se transforman en adultos, se aparean, ponen huevos y mueren. Otros animales producen su cría en el tiempo que la comida está disponible. Para muchos pájaros, esto ocurre durante la primavera y el verano. Muchos herbívoros producen sus crías en la primavera o durante las lluvias, cuando las plantas empiezan a crecer. Por lo tanto, hay una concentración en el número de individuos prerreproductivos en tiempos específicos del año. En las especies que viven por un largo tiempo, es posible que su población tenga una distribución de edad en la cual la proporción de individuos en estas tres categorías es relativamente constante. Además, puesto que la mortalidad por lo general es superior entre los individuos jóvenes, tales poblaciones tienen más individuos prerreproductores que individuos reproductores, y más individuos reproductores que individuos posrreproductores. Las poblaciones humanas exhiben varios tipos de distribución de edad. (Ver figura 7.3.) La República Democrática del Congo tiene un gran componente prerreproductivo y reproductivo. Esto significa que su población continuará aumentando rápidamente durante algún tiempo. En tanto, Estados Unidos tiene un componente reproductivo muy grande con un número limitado de individuos prerreproductores. En el futuro, si no hubiera ninguna inmigración, la población americana empezaría a disminuir si las tendencias actuales en natalidad y mortalidad continúan. Alemania tiene una distribución de edad con porciones de población posreproductiva altas y de población prerreproductiva bajas. La población de Alemania ha empezado a disminuir porque hay un bajo número de individuos prerreproductores que son reclutados en sus años reproductores.

Densidad de población y distribución espacial Debido a factores tales como el tipo de suelo, la calidad del hábitat y la disponibilidad del agua, los organismos por lo general están distribuidos en forma irregular. Algunas poblaciones tienen muchos individuos agrupados en un espacio pequeño, mientras que otras poblaciones de la misma especie se dispersan con amplitud. La densidad de población es el número de organismos por unidad de área. Por ejemplo, las poblaciones de mosca mediterránea son muy densas alrededor de la fruta en descomposición, pero son raras en otros

CAPÍTULO 7

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Principios de población

lugares. En forma similar, los humanos con frecuencia se agrupan en concentraciones densas que llamamos ciudades; en cambio, las áreas rurales presentan densidades más bajas. Cuando la densidad de la población es demasiado grande, todos los individuos dentro de la población son perjudicados porque compiten entre sí por los recursos necesarios. En este caso, las plantas compiten por el agua, los nutrientes de la tierra o la luz solar. Por otro lado, los animales compiten por alimento, albergue o sitios para anidar. En las poblaciones animales, la sobrepoblación podría causar que algunos individuos exploraran y emigraran a nuevas áreas. Este movimiento de localidades densamente pobladas a nuevas áreas se llama dispersión y releva las condiciones de sobrepoblación en el área de residencia pero, al mismo tiempo, aumenta la población en los lugares a los cuales se emigra. A menudo, los individuos juveniles relevan la superpoblación porque salen del área. La presión para emigrar de una población (emigración) puede ser un resultado de la reproducción estacional que lleva a un aumento rápido en el tamaño de la población, o de los cambios ambientales que intensifican la competencia entre los miembros de la misma especie. Por ejemplo, como los pozos de agua se desecan, la competencia por el agua aumenta y muchos pájaros del desierto emigran a áreas donde el vital líquido aún está disponible. Los organismos que dejan una población se vuelven miembros de una población diferente. Esta migración en un área (inmigración) suele introducir características que no estaban en la población original. Por ejemplo, una de las preocupaciones sobre las plantas modificadas genéticamente es que cuando se introducen en una región pueden transferir genes a parientes silvestres de la planta cultivada. Cuando los europeos inmigraron a Norteamérica trajeron características genéticas y culturales que tuvieron un tremendo impacto en la población nativa americana. Entre otras cosas, los europeos trajeron enfermedades que eran ajenas a los americanos nativos. Estas enfermedades aumentaron la mortalidad, lo cual bajó la natalidad de los americanos nativos, produciendo una gran disminución en el tamaño de sus poblaciones.

Resumen de factores que influyen en las tasas de crecimiento poblacional Las poblaciones tienen una tendencia inherente a crecer en tamaño. Sin embargo, como hemos visto, muchos factores influyen en la

proporción en la cual una población puede crecer. En el nivel más simple, la tasa de expansión se determina al restar el número de individuos que dejan la población del número que se incorpora. Los individuos dejan la población por muerte o emigración, y se incorporan en ella por nacimiento o inmigración. Las natalidades y mortalidades son influenciadas por varios factores, incluyendo el número de hembras en la población y su edad. Además, la densidad de una población puede alentar a que los individuos cambien de área debido a la intensa competencia por un suministro limitado de recursos.

Una curva de crecimiento poblacional Las proporciones de sexo y distribuciones de edad influyen directamente en la tasa de reproducción de una población. Sin embargo, cada especie tiene una capacidad reproductora inherente o potencial biótico, que es su habilidad biológica de producir descendencia. Algunas especies, como los árboles de manzana, producen miles de descendientes (semillas) por año; pero otros organismos, como los cerdos o gansos, producen de 10 a 12 crías por año. (Ver figura 7.4.) En tanto, algunos animales grandes, como los osos o elefantes, tienen una cría cada dos o tres años. Aunque hay diferencias grandes entre las especies, por lo general los adultos producen mucha más descendencia durante su ciclo de vida de la que se necesita reemplazar cuando mueren. No obstante, la mayoría de las crías muere, y sólo algunas sobreviven para volverse adultos reproductores. Como la mayoría de las especies tiene un potencial biótico alto, hay una tendencia natural para que aumenten las poblaciones. Si consideramos una situación hipotética en la cual la mortalidad no es un factor considerable, es posible tener la siguiente situación: si dos ratones produjeran cuatro descendientes y todos vivieran, en el futuro ellos producirían su propia descendencia, mientras que sus padres también seguirían reproduciéndose. Bajo estas condiciones, la población crecería de manera exponencial. (Cabe mencionar que el crecimiento exponencial significa que el número de individuos en cada generación subsiguiente que es un múltiplo de la generación anterior; por ejemplo, 2, 4, 8, 16, 32, etc.) Aunque las poblaciones no pueden crecer de manera exponencial para siempre, a

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Manzanas

Gansos

Cerdos

Figura 7.4 Potencial biótico.

La habilidad de una especie para reproducirse excede en gran cantidad el número necesario para reemplazar a los individuos que mueren. Éstos son algunos ejemplos de las habilidades reproductivas prodigiosas de algunas especies.

más organismos están reproduciéndose ahora, la población empieza a aumentar a una proporción acelerada. Esto se conoce como fase de crecimiento exponencial (fase log). Este crecimiento continuará en tanto la tasa de natalidad exceda la de mortalidad. Sin embargo, en el futuro, la mortalidad y la natalidad se igualarán y el crecimiento de la población se detendrá para alcanzar un tamaño de población relativamente estable. Esta fase es conocida como fase de equilibrio estable. Es importante reconocer que aunque el tamaño de la población no esté cambiando, los individuos sí están cambiando. Cuando los nuevos individuos se incorporan por nacimiento o inmigración, otros salen por muerte o emigración. Para la mayoría de los organismos, la primera indicación de que una población está ingresando en una fase de equilibrio estable es un incremento en la mortalidad. Un declive en la natalidad también contribuye a estabilizar el tamaño de la población. Normalmente esto ocurre después de un incremento en la mortalidad. Para entender por qué las poblaciones no pueden crecer en forma continua, es necesario tratar el concepto de capacidad de carga.

Número de ratones

Exp

one

ncia

l

Equilibrio estable

Fase lag

Tiempo

Figura 7.5

Curva de crecimiento de una población típica. En esta población de ratones hay un crecimiento pequeño durante la fase lag. En cambio, durante la fase de crecimiento exponencial la población sube rápidamente debido a que se incrementa el número de individuos en edad reproductiva. En el futuro, la población alcanza una fase de equilibrio durante la cual la tasa de natalidad es igual a la tasa de mortalidad.

menudo tienen un periodo con estas características. El crecimiento de una población frecuentemente sigue un modelo particular, que consiste en una fase lag o de adaptación, una fase de crecimiento exponencial y una fase de equilibrio estable. La figura 7.5 muestra la curva de crecimiento de una población típica. Durante la primera porción de la curva,

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conocida como fase lag, la población crece muy despacio porque hay pocos nacimientos; además, el proceso de reproducción y crecimiento de descendencia toma tiempo, ya que los organismos deben madurar en adultos antes de que puedan reproducirse. Cuando la descendencia empieza a aparearse y tener crías, los padres quizás estén produciendo un segundo grupo de descendientes. Puesto que

Capacidad de carga La capacidad de carga de un área es el número de individuos de una especie que, con el tiempo, puede mantenerse en ese lugar sin dañar el hábitat. Este concepto normalmente se aplica a los hábitats relativamente duraderos, y es útil al examinar por qué las poblaciones se estabilizan. Sin embargo, nada es permanente, y cuando un hábitat cambia debido a la perturbación o sucesión, la capacidad de carga de una especie también cambia. Es importante mencionar que los cambios estacionales también influyen en la cantidad

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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CAPÍTULO 7

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Principios de población

Espacio limitado

Depredadores

Enfermedad

Bajo suministro de alimento

Disminución del suministro de O2

Resistencia ambiental

Capacidad de sostenimiento

Tamaño de la población

de individuos que pueden sostenerse en un área. Por lo tanto, el número de individuos que pueden sostenerse durante el verano es mucho más grande que el que puede sostenerse en el invierno. De hecho, algunos animales (como los pájaros) sólo utilizan ciertos hábitats durante el verano y emigran durante el otoño, cuando las condiciones de vida se vuelven difíciles. La combinación de factores que conjugan la capacidad de carga para un área se llama resistencia ambiental. (Ver figura 7.6.) Cuando una condición particular o factor son identificados como un componente significativo que limita el tamaño de una población, se le llama factor limitante. Para la mayoría de las poblaciones, cuatro categorías de factores limitantes son reconocidas como componentes de la resistencia ambiental que conjugan la capacidad de carga: 1) la disponibilidad de materias primas, 2) la disponibilidad de energía, 3) la acumulación de productos residuales y sus medios de disposición y 4) las interacciones entre los organismos. Las materias primas se incorporan en muchas formas; por ejemplo, las plantas necesitan nitrógeno y magnesio del suelo como materias primas para la elaboración de clorofila. Por lo tanto, si estos minerales no están presentes en cantidades suficientes, la población de plantas no puede aumentar. La aplicación de fertilizantes es una manera de impedir a ciertas materias primas ser un factor limitante. En casos como éste, la capacidad de carga se incrementa porque ha sido suprimido el factor limitante. La capacidad de carga todavía existe, pero como está en un nuevo nivel, algún nuevo factor limitante primario surgirá. Tal vez sea la cantidad de agua, el número de insectos que se alimentan sobre las plantas o la competencia para la luz solar. Los animales también requieren ciertos minerales como materia prima que obtienen en su dieta. También necesitan materiales para construir sus nidos o sus sitios de observación. Las fuentes de energía son importantes para todos los organismos. Por ejemplo, las plantas requieren energía en forma de luz solar para la fotosíntesis, es decir, la cantidad de luz puede ser un factor limitante para muchas plantas. Cuando las plantas pequeñas están en la sombra de los árboles, a menudo no crecen bien y tienen poblaciones pequeñas porque no reciben suficiente luz solar. Los animales requieren energía en forma de alimento y si éste es escaso, se mueren. La acumulación de productos residuales normalmente no es un factor limitante para las plantas, puesto que producen pocos resi-

Tiempo

Figura 7.6 Capacidad de sostenimiento.

Varios factores en el ambiente, como el suministro de oxígeno, el suministro de alimento, las enfermedades, la depredación y el espacio, determinan el número de organismos que pueden sobrevivir en un área determinada, así como la capacidad de carga de esa área. Los factores ambientales que limitan las poblaciones son conocidos como resistencia ambiental.

duos; no obstante, sí es un factor limitante para otros tipos de organismos. Las bacterias, otros organismos diminutos, y muchos tipos de organismos acuáticos que viven en ecosistemas pequeños como los charcos, los estanques o los acuarios pueden ser limitados por los residuos. Cuando un número pequeño de una especie de bacterias se pone en una caja de Petri con agar (un material semejante a la gelatina que contiene nutrientes), el crecimiento de la población sigue una curva como la que se muestra en la figura 7.7. Como se supone, empieza con una fase lag, continúa a través de una fase de crecimiento exponencial, y en el futuro se nivela en una fase de equilibrio. Sin embargo, en este espacio pequeño, adjunto, no hay manera de librarse de los productos residuales tóxicos, los cuales se acumulan y al final matan a las bacterias. Este declive en el tamaño de la población es

conocido como fase de muerte. Cuando una población disminuye rápidamente, se dice que colisiona. Las interacciones entre los organismos son muy importantes para determinar el tamaño de la población. Los ciervos cola blanca y los conejos cola de algodón comen las ramitas de muchas especies de árboles pequeños, por ello tienen un efecto limitante en el tamaño de algunas poblaciones de árboles. Asimismo, muchos organismos acuáticos elaboran productos residuales que fortalecen los niveles tóxicos y ocasionan la muerte de los peces. Al mismo tiempo, los organismos que degradan estos materiales residuales tóxicos ayudan a prevenir el impacto negativo de las toxinas. Por último, los parásitos y depredadores causan la muerte prematura de los individuos, limitando así el tamaño de la población.

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1/24/06 3:01:34 PM

Crecimiento poblacional de las especies invasoras Cuando una nueva especie se introduce en un área que es conveniente para su supervivencia, a menudo tiene un gran potencial para aumentar su tamaño de población, puesto que no tiene a los enemigos naturales que le provocan una mortalidad alta. Las nuevas especies también suelen competir de manera favorable por los recursos disponibles y, por lo tanto, tienden a disminuir las poblaciones de especies nativas. Una curva típica de crecimiento poblacional comienza con unos individuos que son liberados. Una vez establecida, la población aumentará en número y extenderá su rango;

por ejemplo, se cree que el mejillón cebra ingresó en los Grandes Lagos más o menos en 1985. En la actualidad se encuentra a lo largo de todos los Grandes Lagos y se ha introducido en el Río Mississippi y sus afluentes; incluso, se ha descubierto en el lejano Sur como en Nueva Orleans. En forma similar, la polilla gitana se ha extendido de su lugar de liberación original a gran parte de la tierra forestal del Oeste medio y continúa extendiendo su rango. Otra especie invasora es la parra kudzu, la cual se ha vuelto una peste en muchas áreas del sur de Estados Unidos. Por último, las especies invasoras ocupan todo hábitat conveniente, mientras que la población se estabiliza. Los dientes de león y los estorninos son especies introducidas que no expanden mucho tiempo su rango, simplemente se vuelven una parte normal de la biología de Norteamérica

Diente de león

Parra kudzu

Mejillón zebra

Polilla gitana

Estorninos

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PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 3:01:35 PM

Algunos estudios indican que una población puede ser controlada por la interacción que existe entre los individuos que la conforman. Un estudio de ratas de laboratorio muestra que la sobrepoblación causa una avería en la conducta social normal, lo cual lleva a menos nacimientos, así como a un incremento en las muertes. Los cambios observados incluyen: la conducta de apareamiento anormal, el tamaño de crías decreciente, menos crías por año, falta de cuidado maternal y agresión incrementada en algunas ratas o introversión en otras. Así, los factores limitantes llegan tanto a reducir el índice de natalidad así como a incrementar el índice de mortalidad. Cuando las densidades de la población son altas, muchos otros tipos de animales muestran reducciones similares en la prosperidad de la crianza.

Estable

Número de bacterias

Exponencial

Muerte

Fase lag

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

40

42

44

Horas

Estrategias reproductivas y fluctuaciones poblacionales Hasta ahora hemos hablado sobre el crecimiento de las poblaciones como si todos los organismos alcanzaran una población estable cuando consiguen la capacidad de carga. Lo anterior es una manera apropiada de empezar a entender los cambios de la población; sin embargo, el mundo real es mucho más complicado. Las especies se dividen en dos categorías amplias, que están basadas en sus estrategias reproductivas. Así, los estrategas K son organismos que por lo general alcanzan una población estable cuando se consigue la capacidad de carga. Por lo general ocupan ambientes relativamente estables y tienden a ser organismos grandes con una vida larga, que producen pocos descendientes y conservan el cuidado de su descendencia. Su estrategia reproductiva consiste en invertir mucha energía en la producción de descendientes que tiene una buena oportunidad de vivir para reproducirse. Los ciervos, los leones y los cisnes son ejemplos de este tipo de organismos. Los humanos por lo general producen un solo descendiente, e incluso, en los países con alta mortalidad infantil, 80% de los niños sobreviven más allá de un año de edad y la mayoría de éstos alcanzará la madurez. Normalmente, las poblaciones de estrategas K son controladas por los factores limitantes dependientes de la densidad, es decir, aquellos factores que se tornan más severos cuando el

CAPÍTULO 7

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Principios de población

Figura 7.7

Una curva de crecimiento bacteriano. El cambio inicial en el tamaño de la población sigue una curva típica de crecimiento poblacional, hasta que los productos residuales se vuelven letales. Este incremento de productos residuales disminuye la capacidad de carga. Cuando una población empieza a decrecer, entra en la fase de muerte.

tamaño de la población aumenta. Por ejemplo, hay una capacidad de carga que limita el tamaño de una población de halcón. Los halcones se alimentan de los ratones, serpientes y pájaros pequeños. Cuando el tamaño de la población del halcón aumenta, la competencia por el alimento disponible se torna más severa. Por lo tanto, el incremento de la competencia por el alimento es un factor limitante dependiente de la densidad que provoca una disminución de la comida para las crías que están en el nido. Por consiguiente, muchas crías mueren y la tasa de crecimiento de la población es lenta cuando se reduce la capacidad de carga para el área. El otro tipo de especies es la que conforman los estrategas r, que por lo general son organismos que se aprovechan de los ambientes inestables. De manera típica, los estrategas r son organismos pequeños que tienen una vida corta, producen muchos descendientes y no consiguen una capacidad de carga. Algunos ejemplos son los saltamontes, las polillas gitanas y algunos ratones. La estrategia reproductiva de estos organismos es consumir cantidades grandes de energía para producir mucha descendencia, pero proporcionan cuidados limitados (a menudo ninguno) para ellos. Por ello, la mortalidad es alta entre las crías. Por ejemplo, una ostra hembra puede producir un millón de huevos, pero algunos de ellos nunca encontrarán lugares convenientes para vincularse y crecer. Por lo general, estas poblaciones están

restringidas por factores limitantes independientes de la densidad, en los cuales el tamaño de la población no tiene nada que ver con el factor limitante. Los factores limitantes independientes de la densidad característicos incluyen: las condiciones cambiantes de tiempo que matan a muchos organismos, la pérdida del hábitat como cuando un estanque deseca o el fuego destruye un bosque, o eventos como una nevada o un diluvio, los cuales entierran fuentes de alimento y conducen a la muerte de poblaciones enteras. Es probable que el tamaño de la población de estrategas r fluctúe de forma violenta, ya que se reproducen muy rápido y el tamaño de la población aumenta hasta que algunos factores independientes de la densidad causan que la población colisione; entonces, empiezan de nuevo el ciclo. (Las letras K y r en el estratega K y estratega r vienen de una ecuación matemática en que K representa la capacidad de carga del ambiente y r representa el potencial biótico de las especies.) Puesto que los humanos somos estrategas K, quizá resulta difícil para nosotros apreciar que la estrategia r es viable desde un punto de vista evolutivo. No hay capacidad de carga debido a los recursos temporales; además, los recursos que sólo están presentes durante un tiempo corto pueden explotarse en forma más eficaz si muchos individuos de una especie los monopolizan, es decir, rechazan el acceso de otra especie a los recursos. La reproducción rápida puede colocar a una

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140

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Lemmings

10

10 0.1 1 0.001

0.1 Nidos ocupados 0.01 1988

0.00001 1992

1996

2000

Nidos de lemmings ocupados por hectárea por comadrejas de cola corta

100 Lemmings por hectárea

especie en la posición de competir contra otras especies que no pueden incrementar los números tan rápido. Es obvio que la mayoría de los individuos morirá, pero antes dejarán alguna descendencia o fases resistentes que serán capaces de explotar el recurso que se tornará disponible de nuevo. Sin embargo, incluso los estrategas K, tienen algunas fluctuaciones en su tamaño de población por una variedad de razones. Una razón de ellas es que habrá variaciones aun en los ecosistemas que son relativamente estables de un año a otro. Los diluvios, las sequías, los incendios, el frío extremo y eventos similares pueden afectar la capacidad de carga de un área, causando fluctuaciones en el tamaño de la población. La enfermedad epidémica o el incremento de la depredación también producen variaciones de un año a otro en las poblaciones. Tal es el caso de la reducción en las poblaciones de muchas especies en peligro de extinción, debido a que su ambiente normal ha sido alterado naturalmente o como resultado de la actividad humana. (Ver capítulo 12 sobre problemas de biodiversidad.) En las regiones del norte del mundo muchos tipos de animales muestran distintos ciclos de población; por ejemplo, presentan periodos con poblaciones grandes seguidos por periodos con poblaciones pequeñas. En general, se cree que ésta es la causa por la que los ecosistemas son relativamente simples, y presentan pocos tipos de organismos que se perturban entre sí. Muchos de estos ciclos son bastante regulares. Los biólogos los han estudiado desde los años veinte y han desarrollado varias teorías sobre los motivos del ciclo de las poblaciones del norte. Una idea es que el alimento fuerte de las grandes poblaciones de herbívoros causa que las plantas produzcan grandes cantidades de químicos que saben mal o son tóxicos. Una segunda idea es que cuando una población de herbívoros es grande, en ocasiones se colapsa porque diferentes depredadores cambian de sitio para comerlos. Otra idea es que las interacciones entre un organismo presa y un depredador especializado naturalmente producen ciclos de población. La longitud del ciclo de la población depende de la biología reproductiva de la presa y de sus depredadores. Un estudio reciente de la biología de la población del lemming (ratón de Noruega) (Dicrostonyx groenlandicus) en Groenlandia, ilustra la interacción de la población entre los lemmings y cuatro depredadores diferentes. Los lemmings tienen un potencial biótico muy alto y producen dos o tres camadas de crías por año. Su población se encuentra a la expectativa

Años

Figura 7.8 Ciclos de población.

En muchas regiones del norte del mundo los ciclos de población son comunes. En el caso de los lemmings y las comadrejas de cola corta en Groenlandia, las interacciones entre las dos poblaciones producen ciclos de población de más o menos cuatro años. La gráfica muestra la población de lemmings por hectárea y el número de nidos de lemmings ocupados por comadrejas por hectárea.

Fuente: Datos de O. Gilg, I. Hamski y B. Sittler, “Ciclos dinámicos en una comunidad simple depredador-presa”, Transpol’air Online Magazine, www.transpolair.com.

debido a cuatro depredadores diferentes. Tres de estos depredadores son: el búho nevado, el zorro ártico y la skua cola larga (un pájaro que se parece a una gaviota); son depredadores cuyo consumo de lemmings se relaciona directamente con el tamaño de la población de esta especie, es decir, constituyen un factor limitante dependiente de la densidad para la población de lemmings. Incluso, cuando los números de lemmings son bajos, estos depredadores buscan otra presa. Por ejemplo, el búho nevado emigra a otras regiones cuando los números de lemmings son bajos en una región particular. El cuarto depredador es la comadreja cola corta (Mustela ermina), la cual es especialista en lemmings; incluso, son mucho más dependientes de esta especie para alimento que otros depredadores. Puesto que las comadrejas se aparean una vez por año, sus poblaciones aumentan a una tasa más lenta que los lemmings. Pero cuando las poblaciones de comadreja aumentan, crecen tanto que en el futuro devastan las poblaciones de lemmings. La disminución de lemmings produce un declive en el número de comadrejas, lo cual permite mayor supervivencia de lemmings que al final conduce a otro ciclo de incremento en el número de comadrejas. (Ver figura 7.8.) Aunque las poblaciones humanas locales con frecuencia muestran fluctuaciones, la población humana mundial ha aumentado continuamente por varios cientos de años. El ser humano logró reducir la resistencia ambiental al eliminar organismos que concurren, incrementar la producción de alimento y controlar organismos causantes de enfermedad.

Crecimiento poblacional humano La curva de crecimiento de la población humana tiene una fase larga de rezago, seguida por una elevada fase de crecimiento exponencial que es incrementada de manera repentina y rápida. (Ver figura 7.9.) Una de las razones principales para el incremento continuo en el tamaño de la población humana es que la especie humana ha bajado su tasa de mortalidad. Cuando varios países reducen la resistencia ambiental mediante un incremento en la producción de alimento o el control de la enfermedad, difunden esta tecnología a lo largo del mundo. Los países desarrollados envían personal del cuidado de la salud a todas las partes del globo terrestre para mejorar la calidad de vida de las personas de los países menos desarrollados. Estos profesionales hacen propuestas médicas en nutrición, y desarrollan sistemas de tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo, con estos proyectos han mejorado las instalaciones sanitarias de la India e Indonesia, lo cual se refleja en una reducción de muertes por el cólera. Estos avances tienden a reducir la tasa de mortalidad, pero la tasa de natalidad permanece alta. En conclusión, el tamaño de la población humana continúa aumentando rápidamente. A continuación se examinará la situación de la población humana desde diferentes perspectivas. En la actualidad, la población mundial está aumentando a una tasa anual de 1.3%.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Edad de bronce

Edad férrica

Edad Media

?

11

?

10

?

9

2050 (Pronóstico)

8

2025 (Pronóstico)

7 6

Inicio del cultivo

5

Billones de personas

Nueva Edad de Piedra

Edad moderna

Edad de Piedra antigua

12

2010 (Pronóstico) 2000 1987

4

1975

3

1960

2

1930

1

1800

0

2 – 5 millones de años

7000 a.C.

6000 a.C.

5000 a.C.

4000 a.C.

3000 a.C.

2000 a.C.

1000 a.C.

d.C. 1

d.C. 1000

d.C. 2000

Figura 7.9 Curva histórica de la población humana.

De 1800 a.C. a 1930 d.C., el número de humanos (de 1 billón a 2 billones), que se duplicó para 1975 (4 billones) y podría duplicarse de nuevo (8 billones) para el año 2025. ¿Por cuánto tiempo podría continuar este modelo antes de que la Tierra alcance la última capacidad de carga?

Fuente: Datos de Jean Van Det Tak, et al., “Our Population Predicament: A New Look”, Population Bulletin, vol. 34, núm. 5 (diciembre de 1979), Population Reference Bureau, Washington, D.C. y datos más recientes del Population Reference Bureau.

Esta tasa quizá no parezca alta, pero incluso a 1.3%, la población está creciendo muy rápido. Resulta difícil comprender el impacto de 1 o 2% del incremento anual. Recuerde que la tasa de crecimiento de cualquier población es el principal componente de la misma, ya que muchos individuos adicionales se reproducen y, finalmente, agregan a más individuos. Una manera de observar este crecimiento consiste en determinar cuánto tiempo se necesita para duplicar la población. Éste es un método valioso porque la mayoría de nosotros puede describir qué vida le espera si el número de personas en su localidad fuera duplicado, en particular si la duplicidad ocurre en nuestro ciclo de vida. La figura 7.10 muestra la relación entre la tasa de incremento anual para la población humana y el número de años que tomaría duplicar la población si esa tasa continuara. El tiempo para duplicar la población humana se calcula fácilmente al dividir el número 70 por la tasa de incremento anual. Así, a una tasa de incremento anual de 1%, la población se duplicará en 70 años (70/1). Pero, a una tasa de incremento anual de 2%, la población

CAPÍTULO 7

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Principios de población

humana se duplicará en 35 años (70/2). En la actualidad, la tasa mundial de incremento anual es aproximadamente de 1.3%, lo cual duplicará la población humana mundial en aproximadamente 54 años. ¿De qué manera influye esta rápida tasa de crecimiento en la especie humana? Como especie, los humanos estamos sujetos a los mismos factores limitantes que el resto de las especies. Es decir, no podemos ir más allá de nuestra habilidad para adquirir materias primas, producir energía y disponer de nuestros residuos. Asimismo, no podemos olvidar que las interacciones con otras especies y con otros humanos ayudan a determinar nuestra capacidad de carga. Además, cuando pensamos en la población humana y la capacidad de carga, es preciso distinguir entre la capacidad de carga biológica que describe a cuántas personas puede soportar la Tierra, y una capacidad de carga cultural que indica cuántas personas puede soportar la Tierra, pero con base en un estándar de vida razonable. Sin profundizar en cuál de estos dos conceptos se aproxima más a nuestra forma de pensar, a continuación se analizarán con más detalle

los factores básicos que están implicados en esta discusión.

Materias primas disponibles Muchas personas consideran a las materias primas simplemente como la cantidad de alimento disponible. Sin embargo, los seres humanos nos hemos vuelto cada vez más dependientes de la tecnología, y nuestros estilos de vida se vinculan directamente con el uso de otros tipos de recursos, como el agua de riego, la investigación genética y los antibióticos. No obstante, en este contexto, la producción de alimento está volviéndose un factor limitante para algunos segmentos de la población humana del mundo. La desnutrición es un problema serio en muchas partes del planeta, ya que la cantidad de alimento disponible no es suficiente. En la actualidad, alrededor de 1 billón de personas (un sexto de la población del mundo) no tiene una alimentación adecuada. Más adelante, en el capítulo 8, se tratan con mayor detalle los problemas de producción y distribución de alimento, así como su relación con el crecimiento demográfico humano.

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4.0

(4.0%) (18 años)

Tasa de incremento anual (%)

(3.5%) (20 años)

70 Tasa de incremento anual (%)

Tiempo para duplicar = (3.0%) (23 años)

3.0

(2.5%) (27 años) 2.0

(2.0%) (35 años) (1.5%) (46 años) (1.0%) (70 años)

1.0

(0.8%) (90 años) (0.5%) (133 años) (0.3%) (225años)

(0.2%) (400años)

0 20

60

100

140

180

220

260

300

340

380

420

Años para duplicar la población humana

Figura 7.10 Tiempo para duplicar la población humana. Esta gráfica muestra la relación entre la tasa de incremento anual en porcentaje y el tiempo para duplicarla. Una tasa de crecimiento demográfico anual de 1% provocaría que se duplicara la población en aproximadamente 70 años. En cambio, una tasa de crecimiento demográfico anual de 3% por año provocaría que se duplicara la población en alrededor de 23 años.

Energía disponible El segundo factor que determina la capacidad de carga humana es la energía disponible, la cual involucra problemas similares a los de las materias primas. En esencia, todas las especies sobre la Tierra dependen de la luz solar para obtener su energía. En la actualidad, la población humana del mundo necesita de los combustibles fósiles para cultivar el alimento, modificar el ambiente y moverse de región a región. Por ejemplo, cuando se incrementa el precio de la energía, mucha de la población del mundo se pone en riesgo porque los ingresos no son suficientes para pagar los costos elevados de la energía. Por lo tanto, deben desarrollarse nuevos métodos, que sean menos perturbadores para aprovechar esta energía y soportar una población en crecimiento. En este caso, al utilizar la energía de manera más eficiente, sería posible reducir la demanda de los combustibles fósiles. Además, el desarrollo de más eficiencia de sistemas de conversión de energía solar y de viento ayudaría a reducir la necesidad de los combustibles fósiles. (Ver capítulo 10.)

Disposición de residuos La disposición de residuos es el tercer factor determinante de la capacidad de carga de los

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humanos. En realidad, la mayor contaminación proviene del producto residual de la actividad humana. La falta de un tratamiento adecuado de las aguas residuales, así como la escasa seguridad del agua potable causan muchas muertes cada año. Algunas personas ya están conscientes de que el descuido por la calidad de nuestro ambiente se puede convertir en un factor limitante mayor. En cualquier caso, corresponde al buen sentido controlar la contaminación y trabajar a favor de la limpieza de nuestro ambiente. Los capítulos 16 al 19 se ocupan de los aspectos de la contaminación y de las opciones que hay para reducirla.

Interacción con otros organismos El cuarto factor que determina la capacidad de carga de una especie es la interacción con otros organismos. Es necesario reflexionar acerca de que los seres humanos no somos la única especie importante. Cuando transformamos la tierra para satisfacer nuestras necesidades, desplazamos a otras especies de su hábitat. Muchos de estos organismos desplazados no pueden competir con éxito con nosotros y deben emigrar o extinguirse. Por desgracia, cuando el ser humano extiende su dominio, las áreas disponibles para estos organismos desplazados se vuelven poco co-

munes. Los parques y las áreas naturales se han vuelto refugios diminutos para las plantas y animales que una vez ocuparon inmensas extensiones de tierra. Si estos refugios caen debido a la excavadora de una constructora o se convierten al uso de la agricultura, muchos organismos pondrían extinguirse. Lo que hoy parece un organismo insignificante, cuya existencia no es indispensable, en el futuro podría ser un eslabón importante para nuestra propia supervivencia. También es primordial reconocer que, aunque no pensamos en ellos, muchos organismos nos proporcionan los servicios que disfrutamos. Por ejemplo, los árboles del bosque liberan agua y provocan cambios de temperatura moderados, las abejas y otros insectos polinizan las cosechas, los insectos depredadores comen insectos nocivos y los degradadores reciclan los organismos muertos. Todas estas actividades ilustran qué tanto dependemos de otras especies; por lo tanto, eliminar los servicios de estos valiosos organismos sería nocivo para nuestro estilo de vida.

Factores sociales que tienen influencia en la población humana La supervivencia humana depende de la interacción y cooperación con otros humanos. Tal es el caso de la tecnología actual y el conocimiento médico, que están disponibles para controlar el crecimiento demográfico humano y mejorar la salud de todas las personas del mundo. Entonces, ¿por qué la población continúa aumentando? ¿Por qué razón grandes cantidades de personas continúan viviendo en la pobreza, padecen enfermedades previsibles y resisten la desnutrición? El ser humano es un animal social que tiene libertad de opción, pero con frecuencia no hace lo que se considera “mejor” para un imperturbable y comprometido punto de vista biológico. Las personas toman decisiones basadas en su historia, situaciones sociales, consideraciones éticas y religiosas y los deseos personales. Los obstáculos más grandes para controlar la población humana no sólo son biológicos, también se relacionan con el área de estudio de filósofos, teólogos, políticos y sociólogos. Las personas en todos los campos de conocimiento necesitan entender que la causa del problema de la población tiene componentes tanto biológicos como sociales, que se deben considerar en el desarrollo de estrategias exitosas para dirigir este asunto. En el capítulo 8 se explican con mayor detalle muchos de estos temas sociales, políticos y éticos.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 3:01:46 PM

Administración de poblaciones de elefantes. ¿Recolección o control de la natalidad? Durante los años ochenta, la caza desenfrenada de elefantes para obtener marfil y alimento provocó una considerable reducción de la población del elefante africano (Loxodonta africana), de 1.3 millones a 650 000. El problema se complicó por la expansión de la agricultura en áreas que eran un hábitat ideal para el elefante, ya que redujo la cantidad de tierra disponible para esta especie. Muchas organizaciones de conservación de la fauna se alarmaron por el declive rápido en el número de elefantes y apoyaron una prohibición en la exportación de marfil. En 1989, la Convención en Comercio Internacional de Especies en peligro de Extinción de Fauna Silvestre y Flora (CITES, por sus siglas en inglés) prohibió todo el comercio internacional de productos del elefante, de los cuales el marfil es el más importante. Esta prohibición prosperó, por lo que el precio del marfil se cayó y la caza se volvió improductiva. Aunque en el 2003 la población total de elefantes en África continuó disminuyendo entre 400 000 y 660 000 por año, el declive no aplica para todas las partes de África. Algunos países africanos del sur han experimentado una explosión de la población del elefante, al grado que amenaza con destruir el hábitat que en realidad está disponible para los elefantes, además produce cada vez más conflictos entre granjeros y elefantes. El elefante africano requiere fuertes cantidades de alimento para sostener su gran cuerpo (150 a 250 kilogramos por día [330 a 550 libras por día]). Los animales desmontan la corteza de los árboles, desarraigan los árboles, y comen cantidades enormes de pastizales. En los casos que los humanos y los elefantes comparten el mismo hábitat, los elefantes ocasionan graves daños a las cosechas. Además, debido a la expansión de la agricultura, los elefantes se han confinado cada vez más a los parques nacionales y reservas naturales, lo cual no resuelve la situación, ya que no son viables las dos opciones naturales para relevar la presión del crecimiento de la población: migración o inanición. La migración del parque produce un incremento en el daño agrícola, así como riesgos de lesión a los granjeros; mientras que, debido a la demanda de alimento, el crecimiento de las poblaciones puede causar un daño irreparable al hábitat protegido que los elefantes ocupan. Si se les permite pasar hambre, la presión pública de los grupos protectores de la fauna será enorme, y los gerentes del parque serán condenados. Pero, si las poblaciones permanecen saludables, no destruyen su hábitat y no entran en conflicto con las comunidades de agricultores, el tamaño de la población debe controlarse. Sólo hay dos maneras para hacer que aumente la tasa de mortalidad (selección) o disminuya la tasa de natalidad (esterilización o control de la natalidad). Varios países africanos del sur, como Botswana, Namibia, Zimbabwe y Sudáfrica tienen poblaciones crecientes de elefantes; por lo tanto, defienden su derecho de tratar a sus poblaciones de elefante como un recurso natural del mismo modo que se manejan otros grandes animales de caza (ciervo, alce, caribú). La recolección sostenible de elefantes excedentes representa un uso sabio de un recurso natural que proporcionaría ingresos a los habitantes locales, así como una muy necesaria fuente de proteína en esta región. Además, el ingreso por la recolección de elefantes podría emplearse para mantener un fondo adicional para la dirección del parque. Aquellos que se oponen a la recolección aseguran que la matanza de animales para elaborar trofeos o por el marfil, acabará con los individuos más viejos de la manada. Al respecto, se sabe que los elefantes más viejos sirven como líderes. Por consiguiente, al matar de manera selectiva a los animales más viejos se acabaría con recuerdos importantes, cuya ausencia provocaría un rompimiento de los modelos de migración tradicionales y otras conductas importantes necesarias para su supervivencia. En 1997, CITES aprobó la venta de 60 toneladas métricas de marfil de Botswana, Namibia, y Zimbabwe a Japón. El marfil se había acumulado en tiempos previos y no fue producto de la matanza de elefantes; sin embargo, las organizaciones de conservación informaron un incremento en la caza de elefan-

CAPÍTULO 7

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Principios de población

tes y la venta ilegal de marfil. En el 2000, varios países solicitaron de nuevo al CITES aprobar ventas adicionales de marfil. Su demanda no fue aceptada debido a las preocupaciones sobre la caza y el monitoreo de ventas ilegales. En el 2003, CITES aceptó la venta de 66 toneladas métricas de marfil acumulado en Sudáfrica, Namibia y Botswana. El rédito de la venta durante 2004 será usado para mejorar la protección de las reservas de fauna. Los grupos que protegen los derechos de los animales ven estas ventas como un preludio para que se retome la práctica de seleccionar elefantes de manadas que son demasiado grandes. Por ello, la Humane Society de Estados Unidos ha defendido el control de la natalidad para reducir la tasa de nacimientos y resolver el problema de la población de elefantes. Se han probado varios métodos que pueden funcionar; no obstante, los críticos de este enfoque sugieren que al impedir que las elefantas conciban por largos periodos, se provocaría un rompimiento de la estructura social normal de la manada. Bajo muchas circunstancias, una hembra que está preñada no entrará de nuevo en celo durante dos años. Pero si las hembras no conciben, entrarán en celo aproximadamente cada 15 semanas y, a lo largo del año, habrá una cantidad mayor de lo normal de hembras en celo. Puesto que la actividad de apareo de los elefantes provoca un rompimiento en su modelo normal de actividad, algunas personas están preocupadas por un posible quebrantamiento en la estructura social que es tradicional en la manada. Además, una manada por lo general incluye a individuos inmaduros de varias edades. Los individuos más jóvenes aprenden de hermanos más viejos o primos. Por lo tanto, el uso del control de la natalidad podría romper el espacio típico de fertilizaciones e interferir con el proceso normal de “educar” a los elefantes jóvenes. Lo que parece un problema simple sencillo de resolver ha producido dos campos totalmente opuestos: aquellos que abogan por incrementar las muertes por recolección y los que están a favor de manipular los nacimientos con el fin de disminuirlos. Ninguno de los métodos es “natural”, pero algo debe hacerse o la supervivencia de los elefantes podría ser amenazada.

Malawi Zambia Namibia

Mozambique

Zimbabwe Botswana Sudáfrica

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Límite definitivo del tamaño de la población La población humana está sujeta a las mismas restricciones biológicas que otras especies de organismos. Por ello, podemos decir con certeza que llegará el día en que nuestra población alcance su capacidad de carga y se estabilizará. Sin embargo, hay discordancia sobre cuántas personas podrán existir cuando la capacidad de carga sea alcanzada. Algunos sugieren que ya estamos acercándonos a la capacidad de carga, mientras que otros defienden que podríamos duplicar la población antes de alcanzar la capacidad de carga. Además, existe incertidumbre acerca de cuáles serán los factores limitantes primarios y qué calidad de vida tendrían los habitantes de un mundo más poblado. Si la población humana continúa reproduciéndose a la tasa actual de 1.3% por año, la población se duplicará de los 6.4 billones actuales a más de 12 billones de personas para el año 2060. La historia reciente muestra una baja en la tasa a la cual la población humana está aumentando. Pero, aun cuando la tasa de crecimiento presente una disminución, se su-

pone que la población alcanzará los 9 billones de personas para el 2050. Al igual que en todas las especies de estratega K, cuando la población aumenta, los factores limitantes que dependen de la densidad se volverán más enérgicos. Algunas personas sugieren que una falta de alimento, de agua, o un incremento de los residuos serán los factores decisivos para controlar el tamaño de la población humana. En cambio, otros sugieren que, en el futuro, los controles sociales limitarán el crecimiento demográfico. Estos controles sociales podrían ser voluntarios o involuntarios. Por ejemplo, en algunas regiones del mundo que han logrado un buen desarrollo económico, las familias disminuyeron sus natalidades por voluntad propia a menos de dos niños por mujer. Pero la mayoría de los países más pobres del mundo tienen natalidades superiores. ¿Qué tipos de medidas se necesitan fortalecer para que las naciones limiten sus poblaciones? ¿Será suficiente con la aceptación voluntaria y las metas nacionales establecidas? ¿El cumplimiento forzado de la esterilización y las multas económicas se volverán una norma?

Una población es un grupo de organismos de la misma especie que habitan un área. La tasa de natalidad es el número de individuos que se incorporan en la población mediante la reproducción durante cierto periodo. La tasa de mortalidad mide el número de individuos que se mueren en una población durante cierto periodo. El crecimiento de una población es determinado por los efectos combinados de la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad. La proporción de sexo de una población es una manera de establecer el número relativo de machos y hembras. La distribución de edad y la proporción de sexo tienen un impacto profundo en el crecimiento de la población. Casi todos los organismos tienen un potencial biótico mucho mayor que el que necesitan para reemplazar a los organismos que mueren. Las interacciones entre los individuos en una población, como la competencia, la depredación y el parasitismo, también son importantes para determinar el tamaño de la población. Como resultado de la presión competitiva, los organismos pueden emigrar al interior (inmigrar) o emigrar hacia fuera (emigrar) de un área. La curva de crecimiento típica de una población muestra una fase lag seguida por una fase de crecimiento exponencial, así como

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Aunado a lo anterior, también existe la preocupación de que, en el futuro, los países declaren la guerra para ganar el control de los recursos limitados o simplemente para eliminar a las personas que compiten por el uso de esos recursos. También es importante considerar la edad estructural de la población mundial. En la mayoría del mundo, hay muchos individuos reproductores y prerreproductores, los cuales, actualmente se están reproduciendo o se reproducirán en un futuro cercano; por lo tanto, aun cuando ellos reduzcan su tasa de reproducción, habrá un incremento intenso en el número de personas en el mundo en los próximos años. Nadie sabe cuál será el último tamaño de la población humana o cuáles serán los factores limitantes más potentes, pero la mayoría está de acuerdo en que estamos acercándonos al máximo nivel sostenible de la población humana. Uno de los mayores riesgos es que si la población humana continúa incrementándose, finalmente la cantidad de tierras agrícolas disponibles no será capaz de satisfacer la demanda para el alimento.

una fase de equilibrio estable en la capacidad de carga. Esta capacidad es determinada por muchos factores limitantes que son conocidos como resistencia ambiental. Las cuatro categorías principales de la resistencia ambiental son: las materias primas disponibles, la energía disponible, la disposición de residuos y las interacciones entre los organismos. Algunas poblaciones experimentan una fase de muerte seguida de una fase de equilibrio estable. Los estrategas K son organismos grandes y duraderos, que alcanzan una población estable en la capacidad de carga. El tamaño de su población por lo general es controlado por los factores limitantes que son dependientes de la densidad. Otros organismos, los estrategas r, por lo general son pequeños, de vida corta y se reproducen muy rápido. Es común que sus poblaciones no alcancen una capacidad de carga, pero colisionan debido a algún factor limitante independiente de la densidad. La población humana está aumentando a una tasa rápida; además, aún no se conoce la última capacidad de carga de la Tierra. Las causas del crecimiento demográfico humano no son simplemente biológicas, también son sociales, políticas, filosóficas y teológicas.

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Rusia

Isla de Wrangel Isla de los Bancos

Delta Mackenzie

Yukon Bahía LaPerouse

Columbia Británica Alberta Puget Sound

CAPÍTULO 7

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Principios de población

Isla de Baffin

Bahía de Hudson

Ontario

Bahía James

Ruta de migración del Pacífico

Lago salado Rainwater Basin

Desoto Squaw Creek

Ruta de migración de Mississippi

Lago de diablo

Ruta de migración del centro

a) Esta fotografía muestra el tipo de daño producido por los gansos. Los lugares de resguardo fueron establecidos por Dawn R. Bazely y Robert L. Jefferies del Proyecto de la Bahía de Hudson.

Groenlandia

Isla Victoria

tchew an oba

Los gansos de nieve usan como criaderos las regiones del Ártico y del Subártico de Canadá, y como invernaderos los pantanos de sal del Golfo de México, California y México. (Ver el mapa.) Una población menor del ganso de nieve tiene sus criaderos alrededor de la bahía de Hudson y sus invernaderos en el Golfo de México. Como estas aves emigran al sur de la Bahía de Hudson a través del centro de Estados Unidos (al oeste del Río Mississippi) a la costa oeste del Golfo de México, se les conoce como la población de ganso de nieve del continente medio. Las poblaciones de esta especie crecieron de aproximadamente 800 000 pájaros en 1969 a un estimado de 3.2 millones en 2003, lo cual es un incremento cuádruple. (Incluso, algunos expertos creen que el número puede ser más cercano a 6 millones.) Estas cantidades son tan grandes que, cuando estas aves anidan, llegan a destruir su propio hábitat de reproducción. ¿Qué ha causado este incremento tan drástico de la población? Una razón primaria parece ser un cambio en la conducta alimenticia. Originalmente, durante el invierno, los gansos de nieve se alimentaban principalmente con las raíces y tubérculos de la vegetación acuática de los pantanos de sal del Golfo de México. Puesto que este hábitat y la fuente de alimentación proporcionada es limitada, había un control natural en el tamaño de la población. Sin embargo, muchas de estas áreas de tierra pantanosa se han destruido. En forma simultánea, la agricultura (en particular el cultivo de arroz) en la región de la Costa del Golfo, proporcionó una fuente de alimento alternativa. Cuando los gansos empezaron a usar las áreas agrícolas para alimento, tenían una fuente básicamente ilimitada de comida durante los meses invernales, lo cual contribuyó a una supervivencia invernal muy alta. Además, las preocupaciones sobre la erosión provocaron que los granjeros dejaran de cultivar o redujeran sus prácticas de cultivo en los campos de grano a lo largo de la ruta de migración de los gansos. Otro factor es que los campos proporcionaron alimento durante la migración del otoño, lo cual mejoró la supervivencia de los gansos de nieve jóvenes. Durante la migración de la primavera, los gansos usaron los mismos recursos para almacenar, como grasas del cuerpo, alimento que tomaron de sus criaderos del norte. Otros factores que jugaron un papel importante en el incremento de los gansos son el declive en el número de personas que cazan esta especie y el calentamiento del clima, lo cual lleva al éxito de los criaderos en el frío norte. La gran población del ganso está causando la destrucción del hábitat en sus criaderos canadienses. La destrucción del hábitat que ocurre en Canadá es resultado de varios factores: los gansos de nieve se alimentan rasgando las plantas de la tierra, y

Manit

La especie cada vez más pequeña del ganso de nieve. Un problema poblacional

anidan en grandes colonias. Por consiguiente, tienen un impacto potencial en la vegetación local, lo cual, aunado a un aumento grande en la población de crías, ha producido la destrucción de grandes áreas de la vegetación costera alrededor de la Bahía de Hudson. (Ver la fotografía.) Ante esta situación, ¿qué puede hacerse para controlar la población de ganso de nieve y proteger su hábitat de reproducción? Hay dos posibilidades: permitir que la situación tome su curso natural o utilizar herramientas para el manejo de la población. Si nada se hace, en el futuro los gansos destruirán su hábitat de reproducción al grado que serán incapaces de engendrar con éxito y la población colapsará. Después, podría tomar décadas recuperar el hábitat, así que la alternativa es usar herramientas para el manejo de la población a fin de resolver el problema. Se han instituido varias actividades de manejo, que incluyen permitir a los cazadores matar más gansos, incrementar la longitud de la estación de caza, autorizar la caza durante la primavera así como la migración de la temporada de otoño, y autorizar más recolección por las comunidades nativas canadienses. En años recientes, la caza en Estados Unidos y Canadá se incrementó, con una variación de entre 1 millón y 1.5 millones de gansos cazados. La evidencia preliminar sugiere que el aumento de la cacería está empezando a tener efectos. Sin embargo, tendrán que pasar varios años más para determinar si la población puede controlarse. • ¿Piensa usted que la matanza de gansos se justifica para proteger el hábitat costero de la Bahía de Hudson? • ¿Qué cree usted que sea mejor: que la población colapse como resultado de las fuerzas naturales, o que el número de habitantes se incremente debido a la mayor abundancia de las cosechas?

Saska

Problema-análisis

Ruta de migración del Atlántico

Invernaderos

Migración mayor del ganso de nieve

Anidaderos

Migración de la primavera en el Continente medio

Áreas principales de escena

Migración del otoño en el Continente medio

Ruta de migración del Pacífico

Población del Ártico canadiense occidental

b) El mapa muestra las rutas de migración entre los anidaderos tradicionales y las áreas de invernadero de diferentes poblaciones del ganso de nieve.

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Términos clave capacidad de carga 136 curva de supervivencia 133 densidad de población 135 dispersión 135 distribución de edad 134 emigración 135 estrategas K 139 estrategas r 139 factor limitante 137 factores limitantes dependientes de la densidad 139

factores limitantes independientes de la densidad 139 fase de crecimiento exponencial (fase log) 136 fase de equilibrio estable 136 fase de muerte 137 fase lag 136 índice de natalidad 132 índice de mortalidad 133 inmigración 135 mortalidad 132

natalidad 132 población 132 potencial biótico 135 proporción de sexo 133 resistencia ambiental 137 tasa de crecimiento poblacional 133

Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se relaciona el potencial biótico con la tasa a la cual una 2. 3. 4. 5. 6.

población crecerá? Liste tres características que presentan las poblaciones. ¿Por qué algunas poblaciones crecen? ¿Qué factores ayudan a determinar la tasa de este crecimiento? ¿Bajo qué condiciones ocurre una fase de muerte? Liste cuatro factores que determinan la capacidad de carga de una especie animal. ¿Cómo difieren los conceptos de tasa de natalidad y crecimiento de una población?

7. ¿Cómo se compara la curva de crecimiento demográfico humano con el de las bacterias sobre una placa Petri? 8. ¿Cómo difieren los estrategas r de los estrategas K? 9. Si la población humana continúa aumentando, ¿qué le puede ocurrir a otras especies? 10. Existe una reproducción excesiva de todos los organismos prósperos, ¿qué ventaja proporciona esto a las especies? ¿Qué desventajas existen?

Pensamiento crítico 1. ¿Por qué supone que algunos organismos manifiestan natalidad alta y otros tienen natalidad más baja? Por ejemplo, ¿por qué los conejos cola de algodón muestran natalidad alta, mientras que los lobos tienen una natalidad relativamente baja? ¿Por qué no todos los organismos manifiestan natalidad alta? 2. ¿Los elefantes africanos deben ser manipulados por los países sudafricanos de la forma en que el ciervo es manejado en Estados Unidos? ¿Qué valores, creencias y perspectivas lo llevaron a su conclusión? 3. ¿Cuál es su postura acerca de controlar la natalidad de los elefantes o hacer una selección en la manada? ¿Por qué piensa usted de esa manera? ¿Cuál es la posición de la Humane Society en Estados

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Unidos? ¿Por qué cree que esta asociación defiende su posición? ¿Usted piensa que los conservacionistas de Estados Unidos deben expresar una opinión en lo que respecta a los elefantes de África? ¿Los africanos deben expresar una opinión en lo que respecta a la fauna de Estados Unidos? ¿Por qué? 4. Considere las diferencias entre los estrategas r y los estrategas K, ¿en qué costos se incurre al adoptar cualquier estrategia? ¿Qué beneficios evolutivos genera cada estrategia? 5. ¿Por qué las especies invasoras pueden sobrevivir en un nuevo ambiente? ¿Por qué razón presentan tasas de crecimiento exponencial poco después de que se han introducido a ese ambiente?

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas:

Ecología de la población animal

Densidad de la población de animales

Métodos de campo para los estudios históricos

Crecimiento de una población

de la vida de las poblaciones Métodos de campo para los estudios de abundancia de especies en los ecosistemas, diversidad y complejidad

CAPÍTULO 7

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Principios de población

Crecimiento demográfico humano Especies invasoras e introducidas Especies en peligro de extinción

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Problemas de la población humana

Contenido del capítulo Objetivos Características e implicaciones de la población mundial Factores que influyen en el crecimiento poblacional Factores biológicos Factores sociales Factores políticos

Crecimiento poblacional y nivel de vida Población y pobreza. ¿Un ciclo vicioso? Hambruna, producción de alimentos y degradación del medio ambiente Concepto de transición demográfica Retrato de la población estadounidense Probables consecuencias del crecimiento continuo de la población Problema-análisis: Demografía, envejecimiento de las poblaciones y políticas públicas Perspectiva global Thomas Malthus y su ensayo sobre población, pág. 150 El Banco Grameen y los microcréditos, pág. 157 La urbanización de la población mundial, pág. 160 Norteamérica. Comparaciones poblacionales, pág. 163 El impacto del SIDA en las poblaciones, pág. 164

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Aplicar algunos de los principios de la población humana tratados en el capítulo 7. • Diferenciar entre tasa de natalidad y tasa de crecimiento poblacional. • Describir la situación actual de la población en Estados Unidos. • Explicar por qué la distribución de edad, el estatus y el papel de las mujeres afectan las proyecciones del crecimiento de la población. • Reconocer que los países en el mundo desarrollado están experimentando un incremento en la media de edad de sus poblaciones. • Reconocer que la mayoría de los países del mundo tienen un rápido crecimiento demográfico.

1983 La población del mundo era de 4.68 billones. 1983 La población de Estados Unidos era de 234 millones. 1983 La población de la India era de 0.730 billones. 1983 La tasa mundial de incremento natural era de 1.8% anual. 1983 La tasa de fertilidad mundial era de 3.9 niños por mujer.

• Describir las implicaciones del concepto de transición demográfica. • Entender cómo el incremento de la población mundial altera el ecosistema mundial. • Reconocer que el rápido crecimiento demográfico y la pobreza están vinculados. • Explicar por qué las naciones menos desarrolladas tienen altas tasas de natalidad, y por qué ellas continuarán teniendo un estándar bajo de vida. • Reconocer que las naciones desarrolladas del mundo estarán bajo mayor presión para compartir su abundancia.

2004 La población del mundo era de 6.396 billones (37% de incremento). 2004 La población de Estados Unidos era de 293.6 millones (25% de incremento). 2004 La población de la India era de 1.087 billones (49% de incremento). 2004 La tasa de incremento natural era de 1.3% anual (una disminución de 28%). 2004 La tasa de fertilidad mundial era de 2.8 niños por mujer (una disminución de 28%).

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11.4% de la población del mundo 0.2% tasa de disminución anual La población decrecerá 8% para el año 2050

5.1% de la población del mundo 0.5% tasa de incremento anual La población se incrementará 40% para el año 2050

Islandia

opa

Eur

Norteamérica

Rusia

Repúblicas de Asia Central Medio Este Asia

África

Japón 60.6% de la población del mundo 1.3% tasa de incremento anual La población se incrementará 39% para el año 2050

Papua Nueva Guinea

América Latina Australia 8.6% de la población del mundo 1.6% tasa de incremento anual La población se incrementará 42% para el año 2050

13.8% de la población del mundo 2.4% tasa de crecimiento anual La población se incrementará 119% para el año 2050

Nueva Zelanda

0.5% de la población del mundo 1.0% tasa de crecimiento anual La población se incrementará 43% para el año 2050

Figura 8.1 Crecimiento de la población y desarrollo económico (2004). La población del mundo no está distribuida de manera uniforme. Además, puede ser dividida en naciones económicamente más desarrolladas y naciones económicamente menos desarrolladas. Las naciones más desarrolladas se indican en color verde y las menos desarrolladas en amarillo. En la actualidad, alrededor de 81% de la población del mundo está en las naciones menos desarrolladas de América Latina, África y Asia. Estas áreas también tienen tasas más altas de incremento de la población y, debido a las también altas tasas de natalidad, es probable que permanezcan menos desarrolladas y constituyan cerca de 86% de la población del mundo para el año 2050.

Características e implicaciones de la población mundial El dilema de la población humana es muy complejo. Para apreciarlo, es necesario entender las características actuales de la población y cómo se relacionan con las condiciones sociales, políticas y económicas. El mundo puede ser dividido en dos segmentos, los cuales están basados en el desarrollo económico de los países. Así, los países desarrollados del mundo tienen un ingreso per cápita que excede los 10 000 dólares; estas naciones incluyen toda Europa, Canadá, Estados Unidos, Australia, Nueva Zelanda y Japón, con una población combinada de aproximadamente 1.2 billones de personas. El resto de las naciones del mundo son llamadas países en vías de desarrollo, y tienen un ingreso per cápita de menos de 5 000 dólares. La población total de estos países es de aproximadamente 5.2 billones de personas, de los cuales, casi 3 billones viven con menos de 2 dólares por día. Estas definiciones constituyen sólo una generalización,

CAPÍTULO 8

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ya que algunos países son una excepción; en esencia, esto significa que la mayoría de los ciudadanos asiáticos, latinoamericanos y africanos son económicamente menos ricos que aquellos que viven en los países desarrollados. En conjunto, los países desarrollados del mundo tienen poblaciones de cierto modo estables y se espera que crezcan aproximadamente 4% para el año 2050. En cambio, las regiones menos desarrolladas del mundo tienen una alta tasa de crecimiento poblacional y se espera que crezcan aproximadamente 55% para el año 2050. (Ver figura 8.1.) Si estas tendencias continúan, la población total de África, Asia y América Latina se incrementará de los 5.2 billones actuales a 8 billones para el año 2050, de manera que estos continentes albergarán a casi 86% de los habitantes del mundo. El crecimiento de la población humana está vinculado al desarrollo económico y es un factor que contribuye a casi todos los problemas ambientales. Por ejemplo, el incremento de la población ha producido hambruna en algunas áreas donde la producción de alimento no logra llevar el mismo ritmo que el incremento en el número de personas; la inquietud política en áreas con grandes disparidades en

Problemas de la población humana

la disponibilidad de recursos (trabajos, género, alimento); la degradación ambiental (erosión, desertificación) por las prácticas agrícolas de mala calidad; la contaminación del agua por el humano y los residuos industriales; la contaminación atmosférica causada por la necesidad humana de usar la energía para las aplicaciones personales e industriales; las extinciones causadas por las personas que convierten los ecosistemas naturales a ecosistemas agrícolas dirigidos y los efectos destructivos por la explotación de recursos naturales (la franja minera, los derramamientos de petróleo, las aguas freáticas por la minería). De alguna manera, todo lo anterior se relaciona con el aumento desmedido de la población. Está claro que a medida que la población continúe aumentando, será más difícil limitar la degradación ambiental que la acompaña. En consecuencia, gran parte del crecimiento de la población humana ocurrirá en las áreas menos desarrolladas del mundo con economías débiles, donde no tienen dinero para invertir en el control de la contaminación, los programas de salud y las prácticas agrícolas sostenibles. Varios factores interactúan para determinar el impacto de una sociedad en los re-

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Thomas Malthus y su ensayo sobre población

En 1798, el inglés Thomas Robert Malthus publicó un ensayo sobre la población humana. En éste, presentó una idea que resultaba contraria a la opinión popular. Su tesis básica era que la población humana aumentaba de una manera geométrica o exponencial (2, 4, 8, 16, 32, 64, etc.), mientras la habilidad de producir alimento sólo se incrementaba de una manera aritmética (1, 2, 3, 4, 5, 6, etc.). Planteó que el resultado de estas diferentes proporciones sería que la población sobrepasaría la capacidad de la Tierra para producir alimento. Concluyó que las guerras, las hambrunas, las plagas y las catástrofes naturales serían los únicos medios para controlar el tamaño de la población humana. Sus predicciones fueron debatidas en forma acalorada por la comunidad intelectual de su época. Incluso, sus suposiciones y conclusiones fueron atacadas como erróneas, ya que se aseguró que iban en contra del mejor interés de la sociedad. En el momento en que Malthus escribió el ensayo, la opinión pública consideraba que el conocimiento humano y “la restricción moral” podrían crear un mundo con la capacidad de cubrir con abundancia todas las necesidades humanas. Uno de los postulados básicos

cursos de su país. Estos factores incluyen los recursos naturales disponibles, el tamaño de la población, el área de la tierra que las personas ocupan y su grado de desarrollo tecnológico. Cuando la población de un país se incrementa, ocasiona una mayor demanda de recursos. Al respecto, algunos países tienen recursos naturales abundantes, buena tierra agrícola y una gran disponibilidad de energía o recursos minerales; en cambio, hay naciones que son pobres en recursos. Así, algunos países pueden sostener altas poblaciones mientras que para otros es imposible. La densidad de la población, es decir, el número de personas por unidad de área de tierra, relaciona el tamaño de la población con los recursos disponibles. Por ejemplo, una población de un millón de personas que están expandidas sobre la inmensa área de la Cuenca del Amazonas, tienen mucho menos impacto en los recursos que ese mismo millón de personas pero en un país que es sólo una pequeña isla, porque el impacto es distribuido sobre una superficie de tierra mayor. En conclusión, los países con recursos abundantes tienen la capacidad de sostener densidades de población superiores que los países que son pobres en recursos.

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de Malthus era que “el comercio entre los sexos” (comunicación sexual) continuaría sin alteraciones, mientras que otros filósofos de la época creían que la conducta sexual adoptaría más formas para no procrear y la población humana sería limitada. Sin embargo, sólo en los últimos 50 años se ha contado realmente con mecanismos efectivos para controlar la concepción, que han sido aceptados y usados con mayor frecuencia en los países desarrollados. Malthus no previó, por ejemplo, el uso de anticonceptivos, cambios principales en las técnicas de producción agrícolas, o la exportación del exceso de personas a las colonias en América, Australia y otras partes del mundo. Tanto estos factores, como las altas tasas de mortalidad, impidieron que la más devastadora de sus predicciones fuera verdadera. No obstante, en muchas partes del mundo las personas ya están experimentando las formas de control de la población (hambruna, epidemias, guerras y catástrofes naturales) pronosticadas por Malthus en 1798. Muchas personas creen que sus predicciones originales son válidas, pero la escala de tiempo que propuso no fue correcta. Pese a ello, hoy vemos que sus predicciones se están haciendo realidad.

El grado de desarrollo tecnológico también es importante. El impacto ambiental del mundo desarrollado a menudo se minimiza porque la población en estos países es relativamente estable y las condiciones ambientales locales son buenas. Sin embargo, los ciudadanos de los países desarrollados consumen grandes cantidades de recursos; por ejemplo, comen más alimento, en particular proteína animal que requiere ingresos agrícolas más grandes que una dieta vegetariana. Además, ellos tienen más posesiones materiales y consumen inmensas cantidades de energía. Los países desarrollados compran los bienes y servicios de otras partes del mundo, con frecuencia degradando las condiciones ambientales en los países menos desarrollados. Así, el impacto ambiental de regiones como Norteamérica, Japón, Australia, Nueva Zelanda y Europa a menudo se siente en lugares distantes, mientras que el impacto en los recursos de la región desarrollada puede ser mínimo. Mediante el control del crecimiento de la población mundial no se eliminan todos los problemas ambientales, pero es posible reducir la proporción en la cual la degradación ambiental está ocurriendo. Por lo general, también se cree que la calidad de vida para muchas personas en el mundo mejoraría si sus

poblaciones crecieran menos rápido. Entonces, ¿por qué la población humana continúa creciendo con tal rapidez?

Factores que influyen en el crecimiento poblacional En el capítulo 7 se examinaron las poblaciones desde un punto de vista biológico, ya que se consideraron sus características, las causas de su crecimiento y las fuerzas que causan la estabilización de las poblaciones. Todos estos factores biológicos aplican tanto a las poblaciones humanas como a las no humanas. Aunque existe una última oportunidad para que la población humana sea sostenible, al final, los factores limitantes causarán la estabilización de las poblaciones humanas. Sin embargo, a diferencia de otros tipos de organismos, los humanos también somos influenciados por los factores sociales, políticos, económicos y éticos. El ser humano ha logrado aumentar el conocimiento que le permite predecir el futuro, es capaz de tomar

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Tabla 8.1

País Mundo Rusia Alemania Japón Francia China Estados Unidos Tailandia Irán Vietnam Brasil Turquía Indonesia India Egipto Filipinas Bangladesh México Etiopía Pakistán Nigeria

Población actual (millones) 6396 144.1 82.6 127.6 60.0 1300.1 293.6 63.8 67.4 81.5 179.1 71.3 218.7 1086.6 73.4 83.7 141.3 106.2 72.4 159.2 137.3

Características de la población de los 20 países más poblados, 2004. Tasa de mortalidad infantil (muertes por Muertes por cada 1 000 cada 1 000 nacimientos individuos vivos)

Nacimientos por cada 1 000 individuos 21 10 9 9 13 12 14 14 18 18 20 21 22 25 26 26 30 25 41 34 42

9 17 10 8 9 6 8 7 6 6 7 7 6 8 6 6 9 5 18 10 13

56 13 4.1 3 4.1 32 6.7 20 32 21 33 39 46 64 38 29 66 25 105 85 100

Tasa de fertilidad total % de mujeres (niños por casadas Tasa de Cambios en mujer durante que usan un incremento la población su ciclo método de natural proyectada de vida) control natal (% anual) (2004-2050) 2.8 1.4 1.3 1.3 1.9 1.7 2.0 1.7 2.5 2.1 2.2 2.5 2.6 3.1 3.2 3.5 3.3 2.8 5.9 4.8 5.7

59 67 75 56 75 83 76 72 74 75 76 64 60 48 60 49 54 68 8 28 12

1.3 (–0.6) (–0.2) 0.1 0.4 0.6 0.6 0.8 1.2 1.2 1.3 1.4 1.6 1.7 2.0 2.0 2.1 2.1 2.4 2.4 2.9

45 (–17) (–9) (–21) 7 11 43 15 43 41 24 37 41 50 74 6 98 41 139 85 124

Fuente: Population Reference Bureau, 2004, Hoja de datos de la población.

decisiones conscientes basadas en el curso probable de los eventos y, en consecuencia, tiene la posibilidad de ajustar su vida. A partir de este conocimiento se tiene la certeza de que cuando las poblaciones continúen incrementándose, las tasas de mortalidad y natalidad serán iguales. Esto será posible en la medida que se permita que la tasa de mortalidad suba, pero también existe la opción de limitar la tasa de natalidad. Controlar la población humana quizá parezca un proceso simple. Sin embargo, una vez que las personas entienden que bajar la tasa de natalidad es más conveniente que permitir que se eleve la tasa de mortalidad, deben tomar la decisión “correcta” para controlar de manera efectiva sus tasas de natalidad. Tomar la decisión correcta en realidad no es nada simple.

Factores biológicos El estudio científico de las poblaciones humanas, sus características, cómo estas ca-

CAPÍTULO 8

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racterísticas afectan el crecimiento y las consecuencias de ese crecimiento se conoce como demografía. Los demógrafos pueden predecir el crecimiento futuro de una población luego de analizar varios indicadores biológicos. En la actualidad, en casi todos los países del mundo, la tasa de natalidad excede a la tasa de mortalidad. Por consiguiente, el tamaño de la población sigue aumentando. (Ver tabla 8.1.) Algunos países que tienen altas tasas tanto de natalidad como de mortalidad —con tasas de natalidad que exceden por mucho las tasas de mortalidad— crecerán rápidamente (Nigeria y Etiopía). Por lo general, estos países tienen una tasa de mortalidad demasiado alta entre los niños debido a enfermedades y desnutrición; pero como la tasa de natalidad supera en gran proporción a la tasa de mortalidad, las poblaciones crecerán rápidamente. Algunos países, como México e Indonesia, tienen altas tasas de natalidad y bajas tasas de mortalidad, razón por la cual crecerán

Problemas de la población humana

rápidamente. Asimismo, las tasas de mortalidad infantil son ligeramente altas en estos dos países. Otros países, por ejemplo Japón y Francia, tienen tasas de natalidad bajas que coinciden con las tasas de mortalidad; por lo tanto, crecerán despacio. Éstos y otros países más desarrollados, por lo general tienen tasas de mortalidad infantil muy bajas. La ruptura causada por la agitación política en la extinta Unión Soviética y Europa Oriental ha producido que varios países (por ejemplo, Rusia y Alemania) tengan tasas de mortalidad que son iguales o exceden a las tasas de natalidad, lo cual provoca la disminución de sus poblaciones. Debido a las características de estos países, así como a las tasas de crecimiento que generalmente son bajas en el resto de Europa, esta región tiene una población que va a la baja. El factor más importante de la tasa a la cual las poblaciones humanas crecen, se relaciona de forma directa con el número de mujeres que están teniendo niños y el número

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de niños que cada mujer tendrá. En tanto, la tasa de fertilidad total de una población es el número de niños nacidos por mujer durante su ciclo de vida. Una tasa de fertilidad total de 2.1 se conoce como la fertilidad de reemplazo, puesto que las familias tienen a dos hijos que sustituirán a los padres cuando éstos mueran. Al final, si la tasa de fertilidad total se mantiene a 2.1, el crecimiento demográfico se estabilizará. Una tasa de 2.1 es utilizada en lugar de 2.0 porque algunos niños no viven mucho tiempo después del nacimiento y, por consiguiente, no contribuirán a la población. Cuando una población no es creciente y el número de nacimientos es igual al número de muertes, se dice que exhibe un crecimiento de población cero. Sin embargo, una tasa de fertilidad total de 2.1 no necesariamente producirá de inmediato una población estable con crecimiento cero. Las razones que impiden que se genere una población estable son que la tasa de mortalidad va disminuyendo en la medida que mejoren las condiciones de vida y que las personas vivan mucho más tiempo. Además, si la tasa de mortalidad cae más rápido que la tasa de natalidad, continuará el incremento de la población aunque ésta se reproduzca bajo el esquema de una tasa de reemplazo. La distribución de edad, es decir, el número de personas de cada edad en la población, también tiene un gran impacto con la tasa de crecimiento demográfico. Si una población tiene muchas personas jóvenes que están criando familias o que lo harán en el futuro cercano, la población continuará incrementándose aun cuando las familias se limiten a dos niños. Por lo tanto, de acuerdo con el número de personas jóvenes en una población, puede tomar de 20 años a un siglo para que la población de un país logre estabilizarse a tal grado que no haya un crecimiento neto.

Factores sociales Está claro que las poblaciones en los países económicamente desarrollados del mundo tienen bajas tasas de fertilidad y de crecimiento demográfico, en comparación con los países menos desarrollados, que tienen altas tasas de fertilidad y de crecimiento demográfico. Sin embargo, reducir las tasas de fertilidad no es una ventaja para todas las personas en el mundo, ya que varios factores influyen en el número de niños que una pareja desea tener. Algunos son religiosos, tradicionales, sociales o económicos. Los principales factores sociales que determinan el tamaño de la familia son el estatus

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y el deseo que tienen las mujeres de ser madres, el cual es arraigado en algunas culturas. Por ejemplo, en muchas culturas machistas, el papel tradicional de las mujeres es casarse y criar a los niños. A menudo, este papel también es adoptado como bueno por la religión. Por lo general, se pone un mínimo valor a la educación de las mujeres, y a veces son alentadas al matrimonio prematuro. En estas culturas, las mujeres son totalmente dependientes de su marido e hijos en la vejez. Como el matrimonio prematuro es alentado, las tasas de fertilidad son altas, puesto que se expone a las mujeres a la probabilidad del embarazo durante sus años más fértiles. En estas culturas, la falta de educación reduce las opciones para las mujeres. Ellas no tienen la opción de elegir no casarse o retrasar el matrimonio y así reducir el número de hijos que procrearán. En contraste, en la mayoría de los países del mundo desarrollado, las mujeres son educadas, el matrimonio es retrasado y tienen menos niños. Incluso, se afirma que, sencillamente, la actividad más importante para reducir la tasa de crecimiento demográfico mundial es educar a las mujeres. Siempre que el nivel educativo de las mujeres aumente, la tasa de fertilidad disminuirá. En la figura 8.2 se hace una comparación de la tasa de fertilidad total y los niveles educativos de las mujeres en los 20 países más poblados del mundo. El nivel educativo de las mujeres se relaciona de manera estrecha con la tasa de fertilidad total y el bienestar económico de una población. Los datos sobre la edad de las mujeres que se convierten en madres indican que 17% de los nacimientos en África son de mujeres en un rango de 15 a 19 años de edad. Esto también se cumple en 16% de los nacimientos en América Latina y 9% de los nacimientos en Asia. Las tasas totales de fertilidad de estas áreas son 5.1, 2.6, y 2.6 niños por mujer durante su ciclo de vida, respectivamente. En el mundo desarrollado, la edad media del primer matrimonio es muy superior, entre las edades de 25 y 27; además, los matrimonios anticipados son raros; mientras que aproximadamente 3% de los nacimientos son de madres que están entre los 15 y 19 años de edad, y la tasa de fertilidad total es menor que la fertilidad de reemplazo en 1.6 niños por mujer por ciclo de vida. Las prácticas de maternidad también tienen gran influencia en las tasas de crecimiento demográfico. En países donde es común la práctica de amamantar a los bebés, los beneficios aumentan, ya que la leche materna es una excelente fuente de nutrientes para el infante, así como una fuente de anticuerpos contra algunas enfermedades. Además, puesto

que muchas mujeres retoman su ciclo de reproducción normal hasta después de interrumpir la lactancia, durante los meses en que una mujer amamanta a su niño, es menos probable que se embarace de nuevo. En muchas culturas la lactancia se prolonga hasta uno a dos años, lo cual sirve para extender el tiempo entre los nacimientos sucesivos. Además, incrementar el tiempo entre los nacimientos deriva en una mortalidad más baja entre las mujeres en edad de maternidad. Cuando las mujeres tienen un mayor nivel de estudios y obtienen trabajos con buenos salarios, se vuelven financieramente independientes y pueden darse el lujo de posponer el matrimonio, por consiguiente tienen menos hijos. Asimismo, las mujeres con más estudios tienen mayor acceso y uso del control de la natalidad. En los países económicamente desarrollados, una proporción alta de mujeres usa anticonceptivos. Mientras que en los países menos desarrollados, el uso de anticonceptivos es mucho más bajo, aproximadamente 28% en África, 70% en América Latina, y 62% en Asia (51% si se excluye China). Es importante reconocer que el acceso al control de la natalidad por sí solo no resolverá el problema de la población, lo más importante es el deseo de las mujeres de limitar el tamaño de sus familias. Tal es el caso de los países desarrollados, en donde el control de la natalidad es sumamente importante para regular los nacimientos. Esto es real, pero sin tomar en cuenta la religión y las tasas de natalidad históricas anteriores. Por ejemplo, Italia y España son países tradicionalmente católicos que tienen una tasa de fertilidad total baja de 1.3. El promedio para los países desarrollados del mundo es 1.6. Es obvio que las mujeres en estos países utilizan del control de la natalidad para ayudarse a regular el tamaño de sus familias. En contraste, México, que también es un país tradicionalmente católico, tiene una tasa de fertilidad total de 2.8, que es típica de las tasas de natalidad en el mundo menos desarrollado sin tomar en cuenta la tradición religiosa. Por lo general, las mujeres en el mundo menos desarrollado tienen más niños de lo que ellas consideran como ideal; además, este número de nacimientos es superior a la tasa de fertilidad de reemplazo de 2.1 niños. Por ello, es importante hacer énfasis en que el acceso al control de la natalidad les permitirá a estas mujeres limitar el número de niños de acuerdo con el número que desean y espaciar los nacimientos en intervalos más convenientes; sin embargo, desean tener más niños que los 2.1 que son necesarios para el reemplazo. ¿Por qué desean familias gran-

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Principios ecológicos y su aplicación

1/24/06 3:03:56 PM

País

Alemania Japón Rusia Tailandia China Francia Estados Unidos Vietnam Brasil Turquía Irán Indonesia México India Egipto Bangladesh Filipinas Pakistán Nigeria Etiopía

Figura 8.2

1.3 1.3 1.4 1.7 1.7 1.9

99 99 99 90.5 86.5 99

$26 980 $27 380 $8 080 $6 890 $4 520 $27 040

2.0 2.1 2.2 2.5 2.5 2.6 2.8 3.1 3.2 3.3 3.5 4.8 5.7 5.9

99 86.9 86.5 78.5 70.4 83.4 88.7 46.4 43.6 31.4 92.7 28.5 59.4 33.8

$36 110 $2 300 $7 450 $6 300 $6 690 $3 070 $8 800 $2 650 $3 810 $1 770 $4 450 $1 960 $800 $780

GNI PPP/cápita en dólares (2002)

GNI Tasa de % PPP/ fertilidad Alfabetización cápita en total de mujeres dólares (2004) (2002) (2002)

Alfabetización de mujeres y bienestar económico 40 000

30 000

20 000

10 000

0

0

50 100 % Alfabetización de mujeres (2002) Alfabetización de mujeres y fertilidad

8

Tasa de fertilidad total (2004)

Fertilidad total, alfabetización de las mujeres y el bienestar económico de los 20 países más poblados

6

4

2

0

0

100 50 % Alfabetización de mujeres (2002)

Relación entre la alfabetización, la fertilidad y el bienestar económico. El porcentaje de alfabetización de las mujeres en una pobla-

ción está directamente relacionado con la tasa de fertilidad y el bienestar económico. Fuente: Datos de Population Reference Bureau 2004, Hoja de datos, y Human Development Report 2004, Programa de Desarrollo de las Naciones Unidas.

des? Hay varias razones: en áreas donde la mortalidad infantil es alta, es tradicional tener familias grandes puesto que algunos niños pueden morir antes de que alcancen la madurez. Esta situación es particularmente común en el mundo menos desarrollado, donde no hay ningún programa gubernamental de seguro social. Los padres contarán con mayor seguridad en la vejez si tienen varios niños que contribuyan a sus necesidades cuando ellos ya no puedan trabajar. En los países menos desarrollados, los beneficios económicos de los niños son sumamente importantes, ya que incluso es común que los niños jóvenes trabajen para contri-

CAPÍTULO 8

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buir a la economía familiar. Estos menores son inducidos a realizar actividades como proteger el ganado de los depredadores, recoger leña, cocinar o acarrear agua. En el mundo desarrollado, tener muchos hijos sería un derrame económico considerable. La ley les impide trabajar, enviarlos a la escuela es un gran gasto; por lo tanto, consumen grandes cantidades del ingreso familiar. Esta situación ha orillado a muchos padres en el mundo desarrollado a tomar la decisión de tener hijos de la misma manera que compran una casa o un automóvil: “No vamos a tener niños enseguida”. “Vamos a esperar hasta que estén mejor nuestras finanzas”.

Problemas de la población humana

Factores políticos Otros dos factores que influyen en la tasa de crecimiento demográfico de un país son las políticas gubernamentales sobre el crecimiento demográfico y la inmigración. Muchos países en Europa tienen políticas oficiales que establecen que sus tasas de crecimiento demográfico son demasiado bajas. Pero cuando sus poblaciones envejecen y hay pocos nacimientos, se preocupan porque de seguir ese patrón, en el futuro harán falta personas en edad laboral; por ello, se han instituido programas que buscan alentar a las personas a tener hijos. Por ejemplo, Hungría, Suecia y otros países eu-

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50 Hambruna

1.6

Nacimientos/muertes por cada 1 000 en la población

Tamaño de la población (billones)

1.8 Tasa de natalidad

1.4

40

1.2

30

1.0

Tamaño de la población

0.8

20

0.6 Tasa de mortalidad

0.4

10

0.2 0

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

0 2000

Gran avan ce Revolución Campaña hacia adela nte cultural de un niño Primera Segunda Wan xi shao campaña de campaña de campaña de la la planeación la planeación planeación familiar familiar familiar

Figura 8.3

Cambios en la población de China. China tiene una larga historia en promover de manera activa el control de la población. Esta gráfica muestra los cambios ocurridos en las tasas de natalidad, mortalidad y la población total como resultado de diversas iniciativas políticas.

Fuente: Datos de H. Yuan Tien, “Dilemas Demográficos de China”, Population Bulletin, 1992, Population Reference Bureau, Inc., Washington, D.C., la Comisión de Planeación Familiar Nacional de China y datos más recientes del Population Reference Bureau.

ropeos otorgan licencias de maternidad; con ello, las madres reciben su sueldo durante los primeros meses de la vida de su hijo y tienen la garantía de un trabajo cuando se termina el periodo de licencia. Además, muchos países proporcionan instalaciones con guarderías y otros servicios para que ambos padres puedan trabajar. Esto quita algunas de las barreras económicas que tienden a reducir la tasa de natalidad. El sistema tributario en muchos países, como Estados Unidos, proporciona un pago indirecto para los niños mediante una deducción de impuestos por cada niño. Por su parte, Canadá paga un bono extraordinario a las parejas por el nacimiento de un niño. En contraste, la mayoría de los países en el mundo en vías de desarrollo manifiestan públicamente que sus tasas de crecimiento demográfico son demasiado altas. Para reducir estos altos niveles tienen programas que difunden información sobre maternidad, salud del niño y control de la natalidad. Parte del esfuerzo de esos países para controlar la población se manifiesta en el amplio, económico y libre acceso a los anticonceptivos. China y la India son los dos países más poblados en el mundo, cada uno tiene casi un billón de personas. En China se han puesto en marcha programas para controlar su población y ahora tiene una tasa de fertilidad total de 1.7 niños por mujer, mientras que la India tiene

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una tasa de fertilidad total de 3.1. La diferencia entre estos dos países es el resultado de diferentes decisiones de política durante los últimos 50 años. La historia de las políticas en materia de población en China es un estudio muy interesante de cómo la política gubernamental afecta la actividad reproductiva entre sus ciudadanos. Cuando las personas de la República de China se establecieron en 1949, la política oficial del gobierno era alentar los nacimientos, porque más chinos producirían más bienes y servicios, y la producción era la clave para la prosperidad económica. La población creció de 540 a 614 millones entre 1949 y 1955, pero el progreso económico era lento. Por consiguiente, el gobierno cambió su política y empezó a promover el control de la población. El primer programa de planificación familiar en China empezó en 1955 como un medio para mejorar la maternidad y la salud del niño. Como resultado, los nacimientos comenzaron a disminuir. Además, otros cambios sociales produjeron una hambruna extensa, un incremento en las tasas de mortalidad y tasas de natalidad bajas en el ocaso de los años cincuenta e inicio de los años sesenta. (Ver figura 8.3.) La actual política de la planificación familiar en China empezó en 1971 con el lanzamiento de la campaña de wan xi shao. La

traducción de esta frase es: “después” (los matrimonios), “más largo” (los intervalos entre los nacimientos) y “menos” (los niños). Este programa elevó las edades legales para el matrimonio. Para las mujeres y los hombres en áreas rurales, las edades fueron elevadas a 23 y 25, respectivamente; para las mujeres y los hombres en áreas urbanas, las edades se elevaron a 25 y 28, respectivamente. Estas políticas produjeron una reducción en las tasas de natalidad de casi 50% entre 1970 y 1979. Una campaña aún más restrictiva, la de un niño, se inició en 1978-1979. El programa ofreció incentivos a las parejas para restringir su tamaño familiar a un niño. Las parejas inscritas en el programa recibirían cuidado médico, pagas extraordinarias de dinero en efectivo por su trabajo, tratamiento de albergue especial y beneficios extra para la vejez, todo en forma gratuita. Aquellos que rompieron su promesa perdieron estos beneficios e incurrieron en multas económicas. A mediados de los años ochenta, menos de 20% de las parejas elegibles firmaban el programa. En particular, las parejas de áreas rurales desearon más de un niño. De hecho, en un país donde aproximadamente 70% de la población vive en el campo, la tasa total de fertilidad rural fue de 2.5 niños por mujer. En 1988 fueron sancionadas las parejas ru-

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Principios ecológicos y su aplicación

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rales que concibieron un segundo hijo y que ya habían tenido una hija, lo cual debió ser realizado conforme a la ley pero no fue así. La actual tasa de fertilidad total es de 1.7 niños por mujer. Además, casi 80% de las parejas utilizan la anticoncepción; las formas más utilizadas son la esterilización masculina y femenina, así como el dispositivo intrauterino. El aborto también es un aspecto importante de este programa, ya que se registra un porcentaje de casi 600 abortos por cada 1 000 nacimientos vivos. En contraste, durante los mismos 50 años, la India ha tenido éxito en el control de su población. Así, en el año 2000 fue implementado un nuevo plan cuya meta era transferir la tasa de fertilidad total de su actual 3.1 niños por mujer a 2 (tasa del reemplazo) para el año 2010. En el pasado, el énfasis de los programas gubernamentales estaba en encontrar metas de esterilización y el uso de anticonceptivos; sin embargo, no habían tenido éxito. En la actualidad, aproximadamente 48% de parejas utilizan los anticonceptivos. Este nuevo plan tiene el objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas. El mayor reto es reducir la muerte maternal y de infantes, así como inmunizar a los niños contra enfermedades evitables y alentar a las jóvenes para que asistan a la escuela. Se tiene la esperanza de que al mejorar la salud se logre eliminar la necesidad de los grandes números de nacimientos. Hoy en día, menos de 50% de las mujeres en la India sabe leer y escribir. Por ello, se hacen grandes esfuerzos para mejorar el nivel educativo de las mujeres tomando como ejemplo las experiencias de otros países en desarrollo. En muchos otros países se ha demostrado que un incremento en el nivel educativo de las mujeres se relaciona directamente con la disminución de las tasas de fertilidad. Las políticas de inmigración de un país también tienen un impacto significativo en la tasa a la cual crece la población. En la actualidad, las tasas de natalidad son tan bajas en varios países europeos, así como en Japón y China, que estas naciones muy probablemente tendrán una escasez de población en edad activa en el futuro cercano. Una manera de resolver este problema es alentar la inmigración de ciudadanos de otras partes del mundo. Los países desarrollados están bajo la tremenda presión de aceptar a los inmigrantes. Además, el estándar de vida en estos países es un tremendo imán para los refugiados o personas que buscan una mejor vida que no es posible donde actualmente viven. Por ejemplo, en Estados Unidos, cerca de un tercio de la población experimenta incrementos cada año de-

CAPÍTULO 8

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2.0

Tasa de fertilidad total (2004)

GNI PPP per cápita en dólares (2002)

2.4

$36 110 $10 190 $1 010

Porcentaje elegible de mujeres inscritas en preparatoria (2002) Porcentaje de niños menores de 5 años que tienen bajo peso (2002)

5.0

85% 83% 24%

1% 5% 21%

77 años

Esperanza de vida al nacer (2004) Tasa de mortalidad Infantil Muertes infantiles por cada 1 000 nacimientos (2004)

74 años 51 años

6.7/1000 16.3/1000 78/1000

Estados Unidos

Argentina

Kenya

Figura 8.4 Estándar de vida y crecimiento poblacional en tres países. El estándar de vida es un indicador de qué tan bien viven las personas. No es posible conseguir una definición precisa, pero al comparar a Estados Unidos, Argentina y Kenya, es obvio que hay grandes diferencias en cómo viven las personas en estos países. Kenya tiene una alta tasa de crecimiento demográfico, una esperanza de vida baja, una tasa alta de mortalidad infantil y muchas personas no tienen una alimentación adecuada. Además, sus ingresos son bajos y su nivel educativo es infortunado. Estados Unidos tiene una tasa de crecimiento demográfico baja, una esperanza de vida alta, una tasa de mortalidad infantil baja y muchas personas que comen demasiado. Las personas de Estados Unidos tienen altos niveles educativos y buenos ingresos. Por su parte, Argentina está a un nivel intermedio en todas estas características. Fuente: Datos del Population Reference Bureau, 2004, Hoja de Datos de la Población; estadísticas en línea de UNICEF, estadísticas en línea del Instituto de Estadísticas de la UNESCO.

bido a la inmigración. En tanto, Canadá alienta la inmigración y ha fijado la meta de aceptar 300 000 nuevos inmigrantes cada año. Éste es el 1% de su población actual.

Crecimiento poblacional y nivel de vida Al parecer, existe una relación inversa entre la tasa a la cual la población de un país está creciendo y su nivel de vida. El nivel de vida

Problemas de la población humana

es un concepto abstracto que intenta cuantificar la calidad de vida de las personas. Por lo tanto, es un concepto difícil de cuantificar puesto que las distintas culturas tienen actitudes y sentimientos diferentes sobre lo que es deseable. Sin embargo, en un análisis del nivel de vida es posible incluir varios factores como: el bienestar económico, las condiciones de salud y la habilidad para cambiar el estatus de las personas en la sociedad. La figura 8.4 lista varios factores que son importantes para determinar el nivel de vida y contrasta tres países con estándares de vida muy diferentes (Estados Unidos, Argentina, y Kenya). Una medida económica que es

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determinante en el nivel de vida es el poder adquisitivo promedio por persona. Un índice de poder adquisitivo es el ingreso nacional bruto (GNI, por sus siglas en inglés). El GNI es un índice que mide los bienes y servicios totales generados dentro de un país, así como el ingreso ganado por los ciudadanos del país que residen en otros países. Puesto que los precios de bienes y servicios varían de un país a otro, una verdadera comparación del poder adquisitivo requiere algunos ajustes. Por consiguiente, una técnica usada para comparar el bienestar económico por los países es una medida llamada GNI PPP (paridad del poder adquisitivo del ingreso nacional bruto). Al final, el GNI PPP se divide por el número de personas en el país para conseguir un GNI PPP per cápita (por persona). Como se muestra en la figura 8.4, existe un hueco económico amplio entre los países económicamente desarrollados y aquellos que son menos desarrollados. No obstante, las personas de países menos desarrollados aspiran al mismo nivel de vida que disfrutan los individuos en el mundo desarrollado. El estado de salud refleja muchos aspectos del nivel de vida, ya que el acceso a beneficios tales como el cuidado de la salud, agua potable segura y alimentación adecuada se refleja en la esperanza de vida, la mortalidad infantil y las tasas de crecimiento de los niños. Países como Estados Unidos y Argentina tienen esperanzas de vida similares (por encima de 70 años) y nutrición adecuada. En cambio, Kenya tiene una esperanza de vida baja (51 años), muchos niños desnutridos (21% tienen peso insuficiente), y una tasa de mortalidad infantil alta (78 por cada 1 000). En contraste, Estados Unidos tiene una tasa de mortalidad infantil baja (6.7 por cada 1 000) y Argentina presenta una tasa de mortalidad infantil intermedia (16.3 por cada 1 000). Cabe mencionar que, finalmente, el nivel educativo de las personas determina los tipos de trabajos que están disponibles y la probabilidad de mejorar su estatus. En general, los hombres tienen más probabilidad que las mujeres de recibir educación; además, el estatus educativo de las mujeres conlleva una presión directa en el número de niños que tendrán y, por consiguiente, en el beneficio económico de la familia. En Argentina y Estados Unidos más de 80% de las mujeres en edad escolar asisten a la escuela secundaria, pero en Kenya lo hacen sólo 24%. Son obvias las pruebas de las tremendas diferencias que existen en el nivel de vida de estos tres países, al grado que lo que un ciudadano

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americano promedio considera un nivel de pobreza, es una vida lujosa para la persona promedio en Kenya.

Población y pobreza. ¿Un ciclo vicioso? Está claro que las áreas del mundo donde la población humana está creciendo más rápido son aquellas que tienen un nivel de vida más bajo. Las regiones desarrolladas del mundo (Europa, Norteamérica, Japón, Australia y Nueva Zelanda) tienen riqueza abundante y sus poblaciones crecen a un ritmo relativamente lento. Pero los países menos desarrollados de África, América Latina y Asia generalmente son pobres y tienen altas tasas de crecimiento poblacional. Aunque no todos los casos son iguales, la pobreza, las tasas de natalidad altas, la mala salud y la falta de educación tienen cierta interrelación. Por ejemplo: 1. Las personas pobres no pueden permitirse el lujo del control de la natalidad y, puesto que su educación es a menudo decadente, no leen o entienden correctamente las instrucciones de cómo usar los mecanismos del control de la natalidad. Por consiguiente, tienen más niños de los que en realidad desean. 2. Las personas pobres necesitan obtener ingresos de muchas maneras. Esto incluye sacar a los niños de la escuela para que trabajen en la granja o en otras actividades y contribuyan al ingreso de la familia. Además, las personas con educación inadecuada no logran conseguir trabajos de altos ingresos y permanecen en la pobreza. 3. Las personas pobres tienen un acceso mínimo al cuidado de la salud y, por consiguiente, es más probable que sufran enfermedades evitables que disminuyen su habilidad para mejorar sus ingresos. 4. Por lo general, en los países pobres se educa en forma decadente a las mujeres y las fuentes de ingresos son escasas. Por consiguiente, se vuelven dependientes de sus maridos o de la unidad familiar para su sustento. Las mujeres que no se proveen a sí mismas de ingresos, tienen mayor probabilidad de procrear a más niños de los que en realidad de-

sean, ya que no pueden permitirse el lujo del control de la natalidad. 5. La alta tasa de mortalidad infantil es el resultado de la mala salud; sin embargo, los hijos (en particular los varones) son deseados por los padres porque ellos los mantendrán cuando sean viejos. La alta tasa de mortalidad infantil es quizá lo que hace que los padres deseen tener más hijos, puesto que algunos de ellos morirán. En la Conferencia Internacional de las Naciones Unidas sobre Población y Desarrollo sostenible en El Cairo, Egipto, en septiembre de 1994, se puso énfasis en romper tanto este ciclo de pobreza como las altas tasas de crecimiento poblacional. Se obtuvieron varias conclusiones importantes que tienen el potencial para romper este ciclo: 1. Reconocer que el bienestar económico está vinculado con resolver el problema de la población. Sin embargo, el enorme y rápido crecimiento de la población en los países pobres del mundo no puede esperar a consumir en la proporción que lo hacen los países ricos. Además, los países ricos del mundo necesitan reducir su porcentaje de consumo. 2. Se promovió mejorar el nivel educativo de las mujeres a fin de lograr una mejor capacidad financiera que les permita tener menos niños. 3. El acceso al control de la natalidad y al cuidado de la salud reduciría las muertes infantiles y maternales. De hecho, varios países han instituido programas de control de la población encaminados a mejorar la salud de mujeres y niños; contemplan un incremento en los niveles educativos de las mujeres y hacer que el control de la natalidad esté disponible para todas las personas.

Hambruna, producción de alimentos y degradación del medio ambiente Cuando la población humana se incrementa, la demanda de alimentos también se eleva. Por

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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El Banco Grameen y los microcréditos La pobreza y la degradación ambiental tienen una relación estrecha. Hoy, aproximadamente 1.2 billones de personas (más o menos 20% de las personas del mundo) se mantienen vivos con menos de un dólar estadounidense por día. Las personas que sufren de pobreza realizan diversas actividades para proporcionarse alimento y cubrir las necesidades básicas de su familia, y no se preocupan por el impacto que puedan causar sus acciones al medio ambiente. Por lo tanto, aliviar la pobreza también puede tener un efecto positivo en las condiciones ambientales. Por lo general, los pobres no son candidatos para recibir préstamos de las fuentes tradicionales y deben acudir a prestamistas que cobran tasas de interés sumamente altas. Esto los relega a un ciclo de pobreza. El Banco de Grameen es una creación de Muhammad Yunis, un profesor de economía en la Universidad de Chittagong en Bangladesh. Esta institución representa una fuente alternativa de crédito para las personas pobres, que se derivó de un experimento realizado en los años setenta. Se demostró que era posible hacer préstamos a las personas de escasos recursos con una alta tasa de reembolso, y que los préstamos mejorarían el nivel de vida de los prestatarios. En 1983, el gobierno bangladeshí estableció el Banco de Grameen (grameen significa pueblo o rural en idioma bengalí) como un banco independiente. Este banco proporciona préstamos pequeños (la mayoría es por menos de 200 dólares) a la gente pobre que vive en zonas rurales para que inicien un negocio, generen ingresos y logren elevar su calidad de vida. Cerca de 90% de los prestatarios son mujeres, lo cual se debe a varios factores: las mujeres solteras (viudas, divorciadas, abandonadas) son los segmentos más pobres de la sociedad y tienen mayor necesidad. Además, los prestamistas creen que es más probable que las mujeres utilicen el dinero para mejorar las condiciones de sus familias y reembolsen el préstamo. Una de las razones primarias por las que el banco ha tenido éxito es que los prestatarios ayudan a manejar el reembolso de sus préstamos. El sistema funciona pese a que muchas de las condiciones de los préstamos

lo tanto, las personas deben producir más alimento o comprarlo. La mayoría de las personas en el mundo desarrollado compran lo que necesitan y tienen el alimento suficiente para comer. En cambio, la mayoría de las personas en el mundo menos desarrollado cultivan su propio alimento y deben tener un poco de dinero para comprar una cantidad adicional de productos. Por lo general, estos granjeros tienen sobrantes muy pequeños y, si las cosechas faltan, las personas padecen hambre. Incluso en los países con más población (China e India), la mayoría de las personas permanecen en la tierra y la granja. (59% de chinos y 72% de indios viven en las zonas rurales.) La población humana sólo puede incrementarse si las poblaciones de plantas y animales disminuyen. Además, cada ecosistema

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son consideradas como invasivas. Algunas de las condiciones del préstamo son: 1. Hay vigilancia cercana por el personal bancario. 2. Los prestatarios deben volverse miembros de un grupo pequeño en el que reciben consejos y se maneja el reembolso del préstamo. La razón es que las decisiones sobre los préstamos se toman en reuniones a las que acuden otros prestatarios; por lo tanto, existe una fuerte presión por parte de los integrantes del grupo para usar de manera sabia el préstamo. 3. Los préstamos se deben pagar en un esquema semanal, lo cual significa que deben ser para actividades que proporcionan un rendimiento rápido de la inversión y que confían en las habilidades del prestatario. 4. Se requiere del ahorro compulsivo de aquellos que reciben los préstamos, ya que esto reduce la probabilidad de tomar decisiones que provoquen malgastar el ingreso generado por el negocio iniciado con la ayuda del préstamo. En la actualidad, el Banco de Grameen es propiedad de los pobres rurales, a quienes sirve. Los prestatarios poseen 90% de las acciones del banco, mientras que el gobierno de Bangladesh tiene el 10% restante. A través de sus préstamos, alrededor del 5% de sus prestatarios salen de la pobreza todos los años. El éxito del Banco de Grameen ha llevado a que en otros países se siga su ejemplo. En 1997, se realizó una Cumbre de microcréditos en Washington, D.C., la cual atrajo a 2 900 delegados de 137 países. Se propuso la meta de apoyar, con los microcréditos y otros servicios financieros, a 100 millones de las familias más pobres del mundo en el 2005, de preferencia a través de las mujeres de esas familias. A finales de 2002, se instituyeron alrededor de 2 500 instituciones de microcréditos en 100 países. Dieron servicio a casi 68 millones de clientes, 79% de los cuales eran mujeres. Tal parece que la meta de apoyar a 100 millones de pobres se logrará para el año 2005.

tiene una biomasa máxima que puede existir en su interior. Aunque en ocasiones se producen cambios dentro de los ecosistemas para permitir un incremento de la población de una especie, esto siempre afecta en forma adversa a otras poblaciones, las cuales tienen que competir por los mismos recursos básicos. Cuando los humanos necesitan alimento, convierten los ecosistemas naturales a ecosistemas agrícolas sostenidos. La mezcla natural de plantas y animales es destruida y reemplazada con especies útiles a los humanos. Pero, si estos ecosistemas agrícolas se administran mal, la productividad total de la región puede caer por debajo de la que había en el ecosistema original. En la transformación de un ecosistema, la región que sufre de sequía en Norteamérica, la desertificación en África y la

Problemas de la población humana

destrucción de los bosques tropicales húmedos son ejemplos muy conocidos. En los países donde el alimento es escaso y la población está creciendo, existe una gran presión para seguir convirtiendo los ecosistemas naturales a la agricultura. Estas áreas son ambicionadas para convertirlas a la agricultura y no serán productivas. Sin embargo, en una población hambrienta, la ganancia a corto plazo es lo único que importa; por ello, la conservación a largo plazo del ambiente es sacrificada por las necesidades inmediatas de la población. Una consecuencia de la premura por cubrir la necesidad básica de alimento es que las personas de los países menos desarrollados por lo general se alimentan al más bajo nivel trófico en comparación con los ciudadanos del mundo desarrollado. (Ver figura

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100 kilogramos de granos

10 kilogramos de una vaca

100 kilogramos de granos

10 kilogramos de personas que comen granos

1 kilogramo de personas que comen bistec

Figura 8.5 Población y niveles tróficos.

Entre más grande es una población, necesita más energía para sostenerse. Cada vez que un organismo es comido por otro, se pierde aproximadamente 90% de la energía. Por consiguiente, cuando los países están densamente poblados, normalmente se alimentan en el nivel trófico de los herbívoros porque no pueden permitirse el lujo de perder 90% de la energía, lo cual ocurre cuando los animales se alimentan de las plantas. La misma cantidad de granos puede apoyar 10 veces más a personas en el nivel herbívoro que en el nivel del carnívoro.

8.5). Así, convierten los hidratos de carbono menos concentrados de las plantas en proteína, ya que la grasa animal, que tiene más valor nutricional, es un alimento caro. Durante el proceso de alimentar a los animales con las plantas y recolectar sus productos, se pierde 90% de la energía original de las plantas. (Ver capítulo 5.) Además, en el mundo desarrollado obtienen gran beneficio de las prácticas agrícolas modernas; no obstante, la mayoría de las personas en el mundo en vías de desarrollo no tiene acceso a estos sofisticados sistemas. Así, estas personas contribuyen al 90% de las características perdidas de los ecosistemas naturales. Por consiguiente, en términos de economía y energía, las personas de los países menos desarrollados consumen las plantas en lugar de alimentar a los animales con éstas para después consumirlos. En algunos casos, si los animales se alimen-

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tan de las plantas, muchas personas padecerían hambruna hasta llegar a la muerte. Por otro lado, la falta de proteína en las dietas que están basadas en plantas puede llevar a la desnutrición. Aun así, es posible recibir la proteína adecuada de una mezcla apropiada de alimentos de plantas. Sin embargo, en regiones donde el alimento es escaso, la mezcla apropiada de alimentos a menudo no está disponible. Por lo tanto, muchas personas en el mundo menos desarrollado padecen por una falta de proteínas que impide un óptimo desarrollo físico y mental. En contraste, en la mayoría del mundo desarrollado, la carne y otras fuentes de proteína animal son componentes importantes de la dieta. Muchas personas padecen sobrenutrición (comen demasiado); es decir, son los “desnutridos” en un sentido diferente. Cerca de 50% de los estadounidenses tienen

sobrepeso y 25% son obesos. El impacto ecológico de una persona que come al nivel del carnívoro es 10 veces mayor que el de una persona que come al nivel del herbívoro. Si las personas en el mundo desarrollado reducen su ingestión de proteína animal, disminuirían significativamente sus demandas de los recursos mundiales. Casi todo el maíz y la soya que se cultiva en Estados Unidos se utilizan como alimento para los animales. Si estos granos se usaran para alimentar a las personas en lugar de los animales, se requerirían menos granos y el impacto en las tierras de labranza se reduciría. En países donde el alimento es escaso, la explotación de la tierra agrícola está llegando a su límite, aun cuando existe una gran necesidad de alimento. Esto hace que Estados Unidos, Canadá, Australia, Argentina, Nueva Zelanda y la Unión Europea exporten alimentos. Muchos países, como la India y China, son capaces de cultivar bastante alimento para sus habitantes, pero no tienen sobrantes para la exportación. Otros, incluyendo muchas naciones de la extinta Unión Soviética, no pueden cultivar lo suficiente para satisfacer sus propias necesidades y, por consiguiente, deben importar el alimento. Un país que es importador de alimento neto no necesariamente está desamparado. Por ejemplo, Japón y algunos países europeos son importadores netos de alimento pero tienen bastantes recursos económicos para comprar lo que necesitan. La hambruna ocurre cuando los países no producen bastante comida para alimentar a sus habitantes y no pueden obtener alimento a través de la compra o la ayuda humanitaria. La situación actual con respecto a la producción de alimento mundial y la hambruna es muy complicada. Involucra los recursos necesarios para producir alimento, como la tierra cultivable, la labor y las máquinas; así como la selección de la cosecha apropiada y los incentivos económicos. En algunos casos el problema radica en la mala distribución de alimento dentro de los países. Éste es a menudo un problema económico, puesto que en la mayoría de los países los más pobres tienen dificultad para cubrir las necesidades básicas de su vida, mientras que el rico tiene un exceso de alimento y otros recursos. Además, las actividades políticas con frecuencia determinan la disponibilidad del alimento. Las guerras, el pago de deuda exterior, la corrupción y la dirección infortunada contribuyen también a la hambruna y la desnutrición. Las variedades de plantas mejoradas, la irrigación y los métodos agrícolas modernos

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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han aumentado de forma dramática la producción de alimento en algunas partes del mundo. En años recientes, la India, China y gran parte del sur de Asia cambiaron de ser importadores de alimento a ser autosuficientes y, en algunos casos, exportadores de alimento. Las áreas de mayor necesidad están en África subsahariana. África es la mayor región del mundo donde la producción de grano per cápita ha disminuido durante las últimas décadas. Incluso, las personas de esta zona están usando las tierras marginales para la producción de alimento y es común ver que los bosques, matorrales y praderas se convierten a la agricultura. A menudo, estas tierras no son capaces de apoyar una producción agrícola continua, lo cual lleva a la erosión y la desertificación. ¿Qué deben hacer los países que son incapaces de elevar la producción de alimento para sus habitantes y de comprar el alimento que necesitan? Ésta no es una pregunta fácil. Una simple solución humanitaria al problema es que los países desarrollados proporcionen alimento. Las diversas organizaciones religiosas y humanitarias hacen un excelente trabajo al proporcionar alimento a quienes más lo necesitan, ya que logran salvar muchas vidas. Sin embargo, el mayor reto es proporcionar ayuda temporal e insistir en que las personas del país desarrollen los mecanismos para resolver su propio problema. A menudo, el programa de alimentación emergente es el resultado de los grandes números de personas que emigran de su área rural (agrícola) a las ciudades, donde son incapaces de mantenerse a sí mismas. En las grandes ciudades, los migrantes se vuelven dependientes de la ayuda humanitaria y dejan de trabajar para obtener su propio alimento, lo cual no significa que ellos no quieran trabajar sino que necesitan dejar sus campos para ir a los centros de distribución de alimento. Muchas organizaciones humanitarias reconocen la inutilidad de intentar alimentar a las personas con regalos del mundo desarrollado. El énfasis debe estar en la autosuficiencia.

Concepto de transición demográfica La relación entre el nivel de vida y la tasa de crecimiento demográfico indica que los países con un estándar de vida más alto tienen la tasa de crecimiento poblacional más baja,

CAPÍTULO 8

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Tasa de natalidad Tasa de mortalidad

Tamaño de la población

Tasa de natalidad alta Tasa de natalidad alta Tasa de mortalidad alta La más baja tasa de Población estable mortalidad Incremento de la población Etapa 1

Empieza el desarrollo tecnológico Cae la tasa de natalidad La población continúa aumentando

Tecnología alta Tasa de natalidad baja Tasa de mortalidad baja Población estable

Etapa 3

Etapa 4

Etapa 2 Tiempo

Figura 8.6 Transición demográfica. El modelo de la transición demográfica sugiere que cuando un país logra un desarrollo tecnológico, experimenta una baja automática en la tasa de natalidad. Ésta ha sido la experiencia de los países desarrollados del mundo. Sin embargo, los países desarrollados tienen menos de 20% de la población del mundo. Además, es muy difícil que los países menos desarrollados alcancen el tipo de adelantos tecnológicos experimentados en el mundo desarrollado. y aquellos con un nivel de vida más bajo tienen la tasa de crecimiento poblacional más alta. Esta situación ha llevado a muchas personas a sugerir que los países pasan naturalmente por un proceso llamado transición demográfica. Este modelo está basado en el desarrollo histórico, social y económico de Europa y Norteamérica. Las siguientes cuatro etapas ocurren en una transición demográfica (ver figura 8.6): 1. De manera inicial, los países tienen una población estable con altas tasas de natalidad y de mortalidad. Con frecuencia, las tasas de mortalidad varían debido a la hambruna y la enfermedad por epidemias. 2. Las condiciones económicas y sociales mejoradas (el control de enfermedades e incremento en la disponibilidad de alimento) provoca un periodo de rápido crecimiento demográfico, como la caída de las tasas de mortalidad. Sin embargo, las tasas de natalidad permanecen altas. 3. Cuando los países se industrializan, las tasas de natalidad empiezan a caer porque las personas desean familias menores y utilizan anticonceptivos.

Problemas de la población humana

4. Por último, se equilibran de nuevo las tasas de natalidad y mortalidad, con las tasas de natalidad bajas y las tasas de mortalidad bajas. Éste es un modelo muy sencillo porque sugiere que si un país puede industrializarse, entonces los procesos sociales, políticos y económicos provocarán, de manera natural, la estabilización de su población. Sin embargo, el modelo lleva a algunas preguntas serias. ¿Puede el modelo histórico ocurrido en Europa y Norteamérica repetirse en los países menos desarrollados? Europa, Norteamérica, Japón y Australia atravesaron por este periodo de transición cuando la población mundial era más baja y cuando la energía y los recursos naturales todavía eran abundantes. Por lo tanto, es difícil pensar que la disponibilidad actual de los recursos sea adecuada para permitir la industrialización de la gran porción del mundo conocida como subdesarrollada. Una segunda preocupación es el elemento tiempo. Debido a que la población mundial aumenta muy rápido, es probable que la industrialización no ocurra a la velocidad suficiente para tener un impacto significativo en el crecimiento demográfico. Mientras más pobres sean las personas en los países menos

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La urbanización de la población mundial

Según estimaciones de la ONU, en la actualidad, cerca de 48% de la población del mundo vive en las ciudades. Se espera que este porcentaje se incremente a más de 50% para el año 2005 y llegue a 60% para el 2025. En los países desarrollados, 76% del territorio es urbano, mientras que 41% del territorio del mundo menos desarrollado es urbano. Por lo tanto, el incremento de la población urbana ocurrirá principalmente en el mundo menos desarrollado, donde están disponibles los recursos para tratar con los problemas urbanos. La urbanización no es necesariamente mala. La actividad económica del mundo desarrollado tiene lugar primero en las ciudades, las cuales pueden planearse y manejarse de manera que sean lugares saludables e interesantes para vivir. Las ciudades ofrecen trabajos, cuidado de la salud, escuelas y otros servicios que por lo general faltan en las áreas rurales. A menudo se considera que la economía rural de un país es de estatus bajo, y las personas jóvenes desean trasladarse a las ciudades porque ahí están disponibles los trabajos de estatus superior entre otras conveniencias culturales. Las poblaciones con una gran densidad de habitantes tienen un fuerte impacto en los recursos locales. Con frecuencia, el agua debe transportarse a grandes distancias, es difícil deshacerse de los residuos y la calidad del aire baja cuando cada persona adiciona una carga de contaminantes en el ambiente local. Por desgracia, en el mundo menos desarrollado, es imposible planear el crecimiento y proporcionar, a la velocidad que la población crece, los recursos básicos como agua potable, alcantarillado, transporte y

desarrollados, habrá un fuerte incentivo para tener más hijos, ya que éstos son una forma de seguridad social porque en el futuro cuidarán de sus padres. Las personas de los países desarrollados tienen más posibilidades de ahorrar dinero para su vejez. Además, pueden elegir entre tener niños, cuya crianza es muy cara, o invertir el dinero de otra manera. Cuando los países de Europa y Norteamérica lograron la transición demográfica, tenían acceso a grandes extensiones de tierras no explotadas, dentro de sus límites o en sus colonias. Esto proporcionó una válvula de seguridad a las poblaciones en expansión durante las fases tempranas de la transición. Sin esta válvula de seguridad, habría sido imposible tratar adecuadamente a la población y alentar el desarrollo económico de forma simultánea. No obstante, hoy en día los países menos desarrollados no cuentan con la capacidad para incrementar su capital

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albergue. Además, a los nuevos trabajadores que emigran a las ciudades a menudo les falta educación o entrenamiento para los trabajos de sueldos altos, y al mismo tiempo, pierden la oportunidad de cultivar su propia tierra y les falta el apoyo de sus familiares. Por consiguiente, cuando estas personas pobres emigran a las ciudades, suelen vivir en los cinturones de miseria, en el borde de la ciudad o se establecen ilegalmente en las laderas y otras tierras abandonadas. Estos centros de pobreza carecen de los servicios básicos, puesto que por lo general se encuentran fuera de la estructura burocrática de la ciudad. Por contradictorio que parezca, el rico de estas ciudades vive a una distancia muy corta de los pobres y, aunque estén relativamente aislados, el impacto ambiental negativo de la región urbana entera (la contaminación del aire y del agua, los problemas del transporte, etc.) afecta a todos los residentes. Incluso, los antiguos centros urbanos del mundo desarrollado tienen problemas mayores. Muchos contienen cinturones de pobreza que han generado problemas de intranquilidad social y crimen.

y lograr un óptimo desarrollo económico, ya que no tienen lugares inhabitados para que sus habitantes puedan emigrar y, como su población sigue creciendo, su panorama económico es muy severo.

Retrato de la población estadounidense De muchas maneras, la población americana que tiene una baja tasa de fertilidad total (2.0), es similar a la población de otros países desarrollados del mundo que también tienen natalidades bajas. Lo más normal sería esperar que bajo estas condiciones la población se estabilizara. Sin embargo, dos factores están operando para causar un cambio significa-

tivo durante los próximos 50 años. Un factor tiene que ver con la estructura de edad de la población, y el otro se relaciona con la política de inmigración. La población estadounidense incluye un componente importante, el baby boom de la posguerra, el cual afectó de manera significativa las tendencias de la población. Esta generación de personas que nacieron durante un periodo aproximado de 15 años (1947-1961) después de la Segunda Guerra Mundial, cuando las tasas de natalidad eran muy superiores a las de hoy, constituye una cresta en el perfil de distribución de edad. (Ver figura 8.7.) Como los miembros de este grupo han criado a sus familias, tienen una influencia significativa en la manera en que la población americana ha crecido. Por lo tanto, en la medida que esta población y otras personas más jóvenes limiten su tamaño familiar, la población envejecerá en forma gradual. Para el año 2030, alrededor de 20% de la población tendrá 65 años de edad o más.

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Principios ecológicos y su aplicación

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1970 Mujeres

Hombres

Edad

1980 Mujeres

Hombres

85+ 80-84 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4

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Población (en millones)

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2

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8 10 12 14

Población (en millones)

1990 Hombres

6

Mujeres

Edad

2000 Hombres

Mujeres

85+ 80-84 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4

14 12 10 8

6

4

2

0

2

4

6

Población (en millones)

8 10 12 14

14 12 10 8

6

4

2

0

2

4

6

8 10 12 14

Población (en millones)

Figura 8.7 Cambio en la distribución de edad de la población de Estados Unidos (1970-2000).

Estas gráficas muestran el número de personas en Estados Unidos que se encuentran en cada nivel de edad. Observe que en el año 2000 se empieza a formar una protuberancia en el rango de edad de 35 a 39 y finaliza en el rango de 50 a 54. Estas personas representan la generación baby boom, que ocurrió después de la Segunda Guerra Mundial. Al comparar la distribución de edad para 1970, 1980 y 1990 con el año 2000, se advierte que este grupo de personas influye en toda la población. En la medida que esta porción de la población envejezca, tendrá un gran impacto en la naturaleza de la población americana. En los años setenta y ochenta, los baby boom estaban en la escuela. En los años noventa vivían sus años medios activos. En el 2000, algunos de ellos empezaron a jubilarse y muchos más lo harán a lo largo de esta década.

Fuente: Datos del Departamento de Comercio de Estados Unidos, Buró de Censos.

Un cambio en la estructura de edad también llevará a cambios sociales. Por ejemplo, el baby boom de la natalidad en el ocaso de los años cuarenta y cincuenta alentó el crecimiento en empresas de servicios demandados por las familias jóvenes. Las salas de maternidad tuvieron que ser ampliadas, no era posible construir escuelas bastante rápido, las compañías del cuidado de bebés tuvieron ventas increíbles y la industria del juguete floreció. En la actualidad, estos “bebés” están en sus 40 y 50 años, adquieren casas, automóviles y aparatos y además están criando menos niños que sus padres. Sin embargo, como los baby boom son un segmento muy grande, han contribuido con un gran número de niños a la población. Los individuos de la generación

CAPÍTULO 8

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baby boom están teniendo niños ahora, y en muchas partes del país, las escuelas han recibido a un número creciente de niños en los primeros grados. Al mismo tiempo, hay más personas mayores porque se ha incrementado la esperanza de vida. Eso crea la necesidad de servicios adicionales para el anciano. Esta tendencia hacia una población que envejece se acentuará cuando los baby boom se retiren. De acuerdo con lo anterior, ¿qué necesidades sociales habrá en el año 2025, cuando se haya jubilado la mayoría de los baby boom? La inmigración legal e ilegal también influirá de manera significativa en las tendencias futuras de crecimiento poblacional. Incluso con la tasa total de fertilidad actual de 2.0 niños por mujer, la población conti-

Problemas de la población humana

núa creciendo casi 1.1% al año. Alrededor de 0.6% es el incremento natural debido a la diferencia entre las tasas de natalidad y mortalidad. El resto es el resultado de la inmigración hacia Estados Unidos. El Buró de Censos de los Estados Unidos proyecta que la inmigración aumentará en forma considerable y presentará 50% de crecimiento demográfico para el año 2050. La política de inmigración actual en Estados Unidos es difícil de caracterizar. Por ello, se están implementando medidas rígidas para reducir la inmigración ilegal por la frontera sur. En parte, las iniciativas se deben a las fuertes presiones puestas en el Congreso por parte de estados que reciben grandes números de inmigrantes ilegales. Éstos

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tienen necesidades de educación y cuidados de la salud que los estados deben solventar. Al mismo tiempo, algunos segmentos de la economía estadounidense (agricultura, turismo) aseguran que ellos son incapaces de encontrar a obreros para hacer ciertos tipos de trabajo. Por consiguiente, se permite que trabajadores invitados entren al país por periodos limitados, con el fin de que cubran las necesidades de estos segmentos de la economía. También hay una política que permite reunir a las familias mediante la inmigración de parientes de residentes americanos. Obviamente, las familias que entran en esta categoría incluyen a ciudadanos americanos que fueron alguna vez inmigrantes. Más políticas de inmigración son el resultado de decisiones políticas en lugar de decisiones que relacionan a la política de la población con una preocupación sobre la tasa en que la población americana está creciendo. Las proyecciones basadas en el censo del año 2000 indican que la población continuará creciendo sin lograr el crecimiento cero, pese a que la tasa de fertilidad total es menor que la tasa de reemplazo de 2.1. Existen dos razones para esta situación: la inmigración agrega cerca de un millón de personas por año, y los nuevos inmigrantes por lo general son jóvenes y tienen muchos más niños que los no inmigrantes. Es probable que esto sea el resultado del incremento proyectado de la población, de 293 millones de personas en el 2004 a casi 420 millones para el año 2050. Las diferencias en el tamaño de la familia existen entre los distintos segmentos de la población estadounidense. Las poblaciones hispanas y asiático-americanas tienden a tener familias grandes. Además, muchas de las personas en estos grupos son inmigrantes recientes, por lo que estas porciones de la población crecerán con rapidez, mientras que la porción caucasiana declinará. Así, la población americana en el futuro tendrá mayor diversidad étnica.

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Probables consecuencias del crecimiento continuo de la población Conforme la población humana mundial continúe incrementándose, las presiones para cubrir las necesidades de la vida serán mayores. Además, las diferencias entre el nivel de vida de los países más desarrollados y menos desarrollados seguirán siendo grandes porque la población crecerá aún más en los países menos desarrollados. El suministro de combustible y otros recursos está menguando; por ello, la presión para conseguir estos recursos se intensificará cuando los países industrializados quieran mantener su nivel de vida actual. Las personas en los países menos desarrollados buscarán más tierra para cultivar y producir su alimento, a menos que ocurra un incremento mayor en la producción por hectárea. Debido a que la mayoría de estas personas vive en áreas tropicales, los bosques tropicales serán despejados para convertirlos en tierras de labranza. La erosión resultante o alteración del suelo harán a estas tierras más convenientes para las cosechas; sin embargo, esta conversión de ecosistemas naturales a ecosistemas agrícolas podría causar graves cambios en el ecosistema mundial. Los países desarrollados tendrán que elegir entre varias alternativas: ayudar a los países menos desarrollados, manteniendo así su amistad; permitir el incremento de la inmigración del mundo en vías de desarrollo; o aislarse de los problemas de las naciones menos desarrolladas. La dificultad principal no es tomar una decisión, sino que ninguna de estas políticas es capaz de prevenir un cambio en el estilo de vida, tal como el incremento de la población mundial. Los recursos del mundo son finitos. Además, debido a que los países industrializados con-

tinúan usando de manera desproporcionada los recursos del mundo, la cantidad disponible por persona disminuirá cuando se eleve la población. Como la población mundial sigue creciendo, es probable que las áreas menos desarrolladas mantengan su bajo nivel de vida. Lo más difícil es ver cómo ese estándar de vida puede volverse mucho más bajo; incluso, algunas personas en los países subdesarrollados ya están en una hambruna que va hacia la muerte. Los estilos de vida en las naciones desarrolladas quizá cambien un poco, pueden volverse menos orientados al consumo. Sin embargo, muchos economistas y pensadores políticos creen que conforme las economías del mundo se vuelvan más unidas y los trabajos fluyan más libremente de país a país, se redistribuirán las riquezas de los países ricos para que emerjan las economías de los países en desarrollo. La posibilidad de tal redistribución se ha vuelto un problema político mayor en muchos de los países desarrollados del mundo, ya que una redistribución económica podría generar cambios en los estilos de vida de los ciudadanos de esos países. ¿Por qué algunas personas ven actualmente los lujos como necesidades? (Comidas en los restaurantes, vacaciones a lugares remotos y varios automóviles por familia.) Muchas personas que disfrutan la libertad de movilidad asociada con el automóvil podrían optar por utilizar un transporte público más eficaz en lugar del transporte privado menos eficaz. En muchas ciudades de Europa el transporte público es la opción más utilizada por los ciudadanos. Otra opción es que las recreaciones dejen de involucrar máquinas caras, energías exigentes (lancha de motor, motocicletas y juguetes que requieren energía eléctrica) y dar énfasis al cambio de tales actividades como hacer una caminata, andar en bicicleta y leer. Estos cambios no ocurrirán rápidamente, a menos que algunas causas de fuerzas políticas o económicas catastróficas ajusten el mundo.

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Locator Map to be dropped in here.

Norteamérica. Comparaciones poblacionales Los tres países que constituyen Norteamérica (Canadá, Estados Unidos y México) interactúan en los ámbitos político, social y económico. Las características de sus poblaciones determinan cómo se interrelacionan. Canadá y Estados Unidos son países adinerados con estructuras de edad similares y bajas tasas de fertilidad total. Por ejemplo, Estados Unidos tiene una tasa de fertilidad total de 2.0, mientras que la de Canadá es de 1.5. Ambos países tienen un número relativamente pequeño de personas jóvenes (cerca de 21% de la población tiene menos de 15 años de edad), así como un número relativamente grande de personas más viejas (cerca del 12% son de 65 años o más). Sin la inmigración, estos países tendrían poblaciones estables o en disminución. Por consiguiente, deben confiar en la inmigración para contar con personas adicionales que realicen los trabajos, en particular los de paga baja. En la actualidad, Estados Unidos recibe cerca de 1 millón de inmigrantes por año. En tanto, Canadá recibe casi 230 000 inmigrantes por año, pero se está planeando aumentar esta cantidad en el futuro a cerca de 300 000. Por otro lado, México tiene una población joven y en rápido crecimiento. Alrededor de 35% de la población tiene menos de 15 años de edad y la tasa de fertilidad total es de 2.8. A esa tasa, la población se duplicará en aproximadamente 33 años. Además, el mexicano promedio tiene un poder adquisitivo de 30% en comparación con Canadá y de casi 25% respecto de Estados Unidos. Estas condiciones crean un incentivo fuerte a los individuos de México para emigrar a otras partes del mundo. Estados Unidos es el país al que más emigran los mexicanos. El número es difícil de evaluar, ya que muchas personas ingresan ilegalmente a Estados Unidos o como trabajadores de temporada que planean volver a México en el futuro. Las estimaciones

País

Tamaño de la población 2004 (millones)

Canadá Estados Unidos México

31.9 293.6 106.2

Tasa de fertilidad total (número Tasa de Tasa de de niños natalidad mortalidad por mujer por cada por cada Tasa de durante 1 000 1 000 incremento su ciclo de habitantes habitantes natural vida) 11 14 25

7 8 5

0.3 0.6 2.1

1.5 2.0 2.8

actuales indican que unas 250 000 personas de México ingresan a Estados Unidos cada año. En respuesta al gran número de inmigrantes ilegales de México, Estados Unidos ha optado por erigir cercos y aumentar la vigilancia. En el año 2003, más de un millón de personas fueron aprehendidas cuando intentaban cruzar la frontera entre México y Estados Unidos. Por ello, en lugar de cruzar por los puntos normales de ingreso, los inmigrantes ilegales atraviesan la frontera por áreas remotas del desierto en donde se han producido numerosas muertes. La interacción económica entre México y Estados Unidos tiene varios componentes. Un aspecto importante es que trabajar en Estados Unidos permite a los inmigrantes mexicanos mejorar su nivel económico; además, su presencia en ese país tiene un efecto significativo en la economía de México, porque muchos inmigrantes envían gran parte de su ingreso a México para apoyar a su familia. También es importante destacar El Tratado de Libre Comercio para América del Norte (NAFTA, por sus siglas en inglés), el cual permite el intercambio relativamente libre de bienes y servicios entre Canadá, Estados Unidos y México. Por consiguiente, muchos negocios canadienses, estadounidenses y europeos han construido plantas de ensamble en México para hacer uso de la abundante y barata mano de obra, en particular a lo largo de la frontera México-Estados Unidos. Los líderes obreros en Canadá y Estados Unidos están preocupados por los efectos de la mano de obra a bajo costo, ya que los trabajadores de sus sindicatos reclaman que muchos trabajos de paga alta han sido desplazados a México debido, precisamente, a los bajos costos de la mano de obra.

GNI PPP Tasa de per mortalidad cápita % de % de Immigración/ infantil Esperanza (muertes por 2002 mayores mayores emigración de vida Anual en cada 1 000 de 15 de 65 (años) nacimientos) dólares años años (Estimada)* 79 77 75

5.2 6.7 25

28 930 36 110 8 800

18 21 35

13 12 5

⫹240 000 ⫹1 500 000 ⫺300 000

Fuente: Population Reference Bureau 2004, Hoja de datos de la población. *Inmigración/Emigración estimada de fuentes de Estados Unidos, Canadá y México.

CAPÍTULO 8

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Problemas de la población humana

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El impacto del SIDA en las poblaciones

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el cual provoca el SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida), continúa extendiéndose a lo largo del mundo. Debido a que es una epidemia que afecta todas las regiones del mundo, se le llama pandemia. Esta enfermedad se contagia por medio del traslado directo de fluidos del cuerpo que contiene el virus al torrente sanguíneo de otra persona. Compartir agujas contaminadas entre los usuarios de drogas intravenosas y el contacto sexual son las causas más probables de contagio. En un principio, en Estados Unidos la enfermedad fue considerada como exclusiva de homosexuales y de usuarios de drogas intravenosas. Esta percepción cambió rápidamente, luego de que muchos de los nuevos casos de SIDA se encontraron en mujeres infectadas por su pareja del sexo masculino, así como en niños nacidos de madres infectadas. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estimó que en el año 2003, cerca de 34-46 millones de personas estaban viviendo con VIH/SIDA en el mundo. La OMS reporta que 3 millones de personas murieron de SIDA en 2003 y que alrededor de 30 millones han fallecido desde que la pandemia empezó. La distribución del virus es más baja en los países económicamente desarrollados y más alta en los países en vías de desarrollo. En la figura se muestran las estimaciones de la oms del número de personas infectadas con VIH en varias partes del mundo al final de 2003. En el mundo menos desarrollado, hay mínimos cuidados médicos para tratar el SIDA y son escasos los recursos para diagnosticar el VIH. Muchas personas no saben que están infectadas y, por lo tanto, siguen contagiando la enfermedad a otros. La situación en África subsahariana se ha vuelto muy difícil por esta enfermedad. En África, el SIDA es una enfermedad transmitida sexualmente que se ha extendido a través del contacto heterosexual. Muchas personas creen que en los países pobres de África central, la conducta sexual permisiva y la prostitución crearon las condiciones para que se extendiera rápidamente la enfermedad. Esta situación es muy evidente a lo largo de las mayores rutas del transporte. La Organización Mundial de la Salud estima que más de 70% de todas las personas

infectadas con VIH (entre 25 y 28 millones) viven en esta región del mundo. Esta cifra corresponde a 3.5% de la población de la región. Incluso, en algunos de los grandes hospitales urbanos en esta parte de África, alrededor de 50% de las camas se asignan a los pacientes con SIDA. La pandemia del SIDA es la causa principal de muerte por enfermedad. Además, debido a que la mayoría de los enfermos de SIDA son jóvenes, se ha generado un cambio en la estructura de edad de la población de los países que tienen altos índices de esta enfermedad. Uno de los resultados de esta situación es el incremento de niños huérfanos, algunos también con SIDA, que a finales de 2003 sumaron más de 11 millones en la región de África subsahariana. Con la muerte de adultos jóvenes infectados, los pueblos están principalmente compuestos de ancianos y niños. La carga económica en estos países es tremenda. Las personas con síntomas de SIDA son incapaces de trabajar y necesitan del cuidado médico y de medicamentos caros. Debido a la pobreza, el cuidado médico disponible es escaso. Además, los millones de niños huérfanos han producido una carga económica adicional a los parientes. En el mundo desarrollado están disponibles las drogas que pueden extender la vida y en algunos casos prevenir la transmisión de la enfermedad de una madre infectada a su hijo. Estas drogas son caras y por consiguiente no están al alcance de la mayoría de las personas del mundo. En el año 2001, algunas compañías de narcóticos acordaron vender algunas de estas drogas a las personas de bajos recursos a precios reducidos (alrededor de 700 dólares por persona al año), pero incluso a estos precios, las drogas todavía están más allá de la capacidad económica de la mayoría de las personas, puesto que el promedio del ingreso per cápita es menor a 2 000 dólares. Fuente: Datos de la Organización Mundial de la Salud de las Naciones Unidas.

Adultos y niños que se estima vivirán con VIH/SIDA a partir del año 2003 Europa occidental 520 000 – 680 000 Norteamérica 790 000 – 1.2 millones Caribe 350 000 – 590 000

América Latina 1.3 – 1.9 millones

Europa oriental y Asia central 1.2 – 1.8 millones

Norte de África y Medio Oriente 470 000 – 730 000 África subsahariana 25.0 – 28.2 millones

Asia oriental y Pacífico 700 000 – 1.3 millones Sur y sudeste de Asia 4.6 – 8.2 millones Australia y Nueva Zelanda 12 000 – 18 000

Total: 34 – 46 millones

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PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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Muchos de los problemas del mundo son causados o se empeoraron por una población humana creciente. En la actualidad, la población del mundo está aumentando muy rápido. La mayoría del crecimiento está ocurriendo en las áreas menos desarrolladas del mundo (África, Asia y América Latina), donde las personas tienen un nivel de vida bajo. En tanto, las regiones más desarrolladas del mundo, con su nivel de vida alto, tienen un crecimiento demográfico relativamente lento y, en algunos casos, su población va a la baja. La demografía es el estudio de las poblaciones humanas y los factores que las afectan. Los demógrafos estudian la proporción del sexo y la distribución de edad dentro de una población para predecir el crecimiento futuro. Las tasas de crecimiento poblacional son influenciadas por los factores biológicos; por ejemplo, la tasa de natalidad es determinada por el número de mujeres que hay en una población, su edad y su tasa de mortalidad. Las condiciones sociales y económicas también son importantes, puesto que repercuten en el número de hijos que las mujeres desean tener. Por lo tanto, la decisión de las mujeres determina en gran medida la tasa de crecimiento poblacional. En los países más desarrollados, las mujeres tienen ma-

yor acceso a los trabajos. Las parejas se casan a edades más tardías y toman las decisiones sobre el número de niños que habrán de criar con base en el costo económico que esto implica. En el mundo menos desarrollado, las mujeres se casan antes, y los niños tienen un valor económico como mano de obra, como cuidadores futuros de los padres y como estatus para cualquiera o ambos padres. En cuanto a la población de Estados Unidos, ésta continuará creciendo. Además, la edad media de la población se incrementará, y la mezcla racial de la población cambiará en forma significativa. El modelo de transición demográfica sugiere que cuando un país se industrializa, su población empieza a estabilizarse. Sin embargo, son escasas las esperanzas de que la Tierra logre sostener al mundo entero con el estilo de vida de las naciones industrializadas. Lo más difícil es saber si hay bastantes recursos naturales y de energía para apoyar el progreso de los países menos desarrollados o si aún hay suficiente tiempo para cambiar las tendencias del crecimiento poblacional. Por lo tanto, las naciones desarrolladas deben anticiparse a la creciente presión que habrá en el futuro para compartir su riqueza con los países menos favorecidos.

Problema-análisis

pensionados excederán en número a los trabajadores activos. Huelgas similares tuvieron lugar en Alemania, Italia, Austria y otros países para protestar por los cambios propuestos en los programas de pensiones y beneficios. Un segundo enfoque para aliviar esta dificultad es alentar los nacimientos. Muchos países europeos han instituido programas que otorgan beneficios de dinero en efectivo a las mujeres que tienen más hijos. Otros proporcionan protección del trabajo para las mujeres que dejan la vida laboral para criar a los niños, o el Estado subsidia el cuidado del niño para que las madres puedan volver a trabajar después de tener a su hijo. Sin embargo, estas iniciativas no han servido para estimular un incremento en el número de nacimientos. Una tercera manera de tratar con el problema es incrementar el número permitido de inmigrantes en el país y obtener a los obreros que se requieren para mantener el sistema. Muchos inmigrantes potenciales son del mundo menos desarrollado, sin embargo, no son trabajadores calificados. Por consiguiente, algunos países europeos reclutan específicamente ciertos tipos de personas, como programadores de computadoras o enfermeras, lo cual desalienta a los obreros inexpertos. La entrada de inmigrantes y obreros invitados en muchos países europeos también ha generado un incremento en el número de grupos que se oponen a la inmigración por una variedad de razones políticas o racistas. Así, parece que los líderes nacionales saben qué tipos de reformas se necesitan pero deben superar la resistencia pública a ellos.

Demografía, envejecimiento de las poblaciones y políticas públicas Europa tiene una tasa de fertilidad total muy baja, de 1.4 niños por mujer por año, lo cual ha producido una población decadente. La edad media de la población está incrementándose debido a los bajos números de nacimientos y al hecho de que ahora las personas viven mucho más tiempo. Todo esto origina una situación en la cual hay cada vez menos personas en edad laboral en comparación con el número de jubilados. Los sistemas de bienestar social que proporcionan servicios como el cuidado de la salud y las pensiones, son sostenidos por los impuestos de las personas activas de un país. Con menos obreros, será difícil consolidar los beneficios que las personas esperan al llegar a la jubilación. Por lo tanto, los políticos están bajo la presión de manejar este problema. Hay varios enfoques para resolver el dilema; por ejemplo, hay uno que propone reducir los beneficios de la pensión que las personas deben recibir. Obviamente, esta propuesta política no es muy popular, ya que las personas más viejas tienden a votar, también tienen mucho que decir sobre los cambios propuestos a sus beneficios. En el año 2003, Francia experimentó grandes huelgas. Los obreros protestaron por los planes del gobierno de incrementar la cantidad que se exigiría a los obreros para pagar sus planes de jubilación y porque se pretendía aumentar el número de años que debían trabajar. El sistema de pensiones de Francia enfrenta la amenaza de quiebra en el 2006, cuando se estima que los

CAPÍTULO 8

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Problemas de la población humana

• ¿Los gobiernos deben pagar a las mujeres por tener niños? • ¿Usted dejaría algunos de los beneficios de su pensión de manera voluntaria? • ¿Los países deben discriminar a ciertos tipos de inmigrantes?

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Términos clave baby boom de la posguerra 160 crecimiento de población cero 152 demografía 151 densidad de la población 150

distribución por edad 152 fertilidad de reemplazo 152 ingreso nacional bruto (GNI) 156 nivel de vida 155

países desarrollados 149 países en vías de desarrollo 149 tasa de fertilidad total 152 transición demográfica 159

Preguntas de repaso 1. 2. 3. 4. 5.

¿Qué es la demografía? ¿Qué es la transición demográfica? ¿En qué se basa? ¿Qué es el baby boom? ¿Qué hace la distribución de edad de la media de una población? Liste 10 diferencias entre su nivel de vida y el de alguien de un país menos desarrollado que el suyo. 6. ¿Por qué las personas que viven en países sobrepoblados usan las plantas como su fuente principal de alimento? 7. Aunque predecir el futuro es difícil, describa cómo piensa que será su vida en 10 años. ¿Por qué? 8. Liste cinco cambios que podrían ocurrir si la población mundial se duplicara en los próximos 50 años.

9. ¿Cuáles son las tres áreas del mundo que tienen la tasa más alta de crecimiento poblacional? ¿Cuáles son las tres áreas del mundo que tienen el nivel de vida más bajo? 10. ¿Cuántos niños debe tener cada mujer para generar una población estadounidense estable? 11. ¿Qué papel juega el estatus de las mujeres para determinar las tasas de crecimiento poblacional? 12. Describa tres razones por las que algunas mujeres del mundo menos desarrollado desean tener más de dos hijos.

Pensamiento crítico 1. ¿Usted piensa que es correcto que los países desarrollados persuadan a los países en vías de desarrollo para limitar su crecimiento poblacional? Según su ética, ¿qué tipo de intervenciones serían apropiadas e inapropiadas? Ahora imagine que usted es ciudadano de un país en vías de desarrollo, ¿cuáles serían sus opiniones respecto de aquellos que viven en los países más desarrollados? ¿Por qué? 2. El gobierno de China está muy involucrado en la regulación del crecimiento poblacional de ese país. ¿Qué piensa usted sobre el tipo de intervención gubernamental en el problema de la población de China? ¿Qué valores, creencias y perspectivas lo hacen sostener su punto de vista? 3. El crecimiento poblacional causa muchos problemas ambientales. Identifique algunos de ellos y reflexione al respecto. ¿Qué papel jugará la tecnología para resolverlos? ¿Es usted optimista o pesimista acerca de que estos problemas se resolverán a través de la tecnología? ¿Por qué? 4. ¿Piensa usted que la transición demográfica será una opción viable para el desarrollo mundial? ¿Qué evidencias lo llevan a sus conclusiones? ¿Qué papel deben jugar los países desarrollados en la transición demográfica actual de los países en vías de desarrollo? ¿Por qué?

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5. El Buró de Censos de Estados Unidos proyecta para el año 2050 que la inmigración se reflejará en 50% del crecimiento demográfico en Estados Unidos. ¿Qué valores y perspectivas deben guiar las políticas de inmigración? ¿Por qué? 6. Imagine un debate entre un estadounidense y un sudanés sobre la población humana y la escasez de recursos. ¿Qué planteamientos haría el estadounidense en el debate? ¿Qué perspectivas llevaría el sudanés? ¿Cuáles podrían ser sus puntos en común? ¿En qué podrían diferir? 7. Muchas personas de los países en desarrollo esperan lograr el nivel de los países en el mundo desarrollado. ¿Y en las relaciones políticas entre los países en desarrollo y los países desarrollados? ¿Qué efectos podría tener esta presión en el medio ambiente de los países en desarrollo? ¿Qué perspectivas éticas debe guiar la relación política entre los países en vías de desarrollo y los países ya desarrollados? 8. Los cambios demográficos que ocurren en México tienen una gran influencia en Estados Unidos. ¿Qué problemas hacen que México enfrente problemas demográficos? ¿Estados Unidos debe involucrarse en las políticas de la población mexicana?

PARTE DOS

Principios ecológicos y su aplicación

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www.mhhe.com/enger10e

Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Crecimiento demográfico humano

Ecología mundial

Economía ecológica

Urbanización y las ciudades sostenibles

Interacciones humanas entre las poblaciones

CAPÍTULO 8

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Problemas de la población humana

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Energía La Corporación Xcel obtuvo electricidad de estas turbinas de viento, pero de acuerdo con las instrucciones de la legislación del estado de Minnesota.

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Vientos de cambio John Cronn Universidad del Estado de St. Cloud

E

n Minnesota, el uso de una fuente de energía moderna —la energía nuclear— se ajustó a una de las fuentes de energía más viejas: la potencia del viento. La historia de esta relación bilateral empezó en 1973, cuando en una reservación de tierra que pertenece a la Isla de la Pradera Mdewakanton Dakota, la comunidad tribal de Red Wing, Minnesota, donó el sitio para el establecimiento de la planta nuclear Northern States Power Company. El lugar, ubicado sobre los bancos del Río Mississippi, proporcionó el agua que necesitaba la planta generadora de energía para su funcionamiento y enfriamiento. A su vez, el ingreso proporcionado por la planta fue un buen estímulo económico para la reservación. (Cabe mencionar que las décadas de los años sesenta y setenta marcaron un periodo de gran desarrollo de plantas nucleares. En la actualidad, más de 100 operan en Estados Unidos, y la mayoría de ellas se construyeron durante ese lapso. Sin embargo, llegó en momento en que las barras de combustible gastado empezaron a llenar estanques de almacenamiento tanto en la planta nuclear de la Isla de la Pradera, como en el resto de las instalaciones del país. Esto ocurrió porque el gobierno federal lo había prometido, pero hasta ahora no ha proporcionado un lugar de almacenamiento para estos residuos nucleares. Por consiguiente, la compañía generadora de energía (que se nombró Xcel Energy después de una fusión) pidió permiso para almacenar el combustible usado en barras elevadas, unos tanques de almacenamiento que se encontraban en la planta de la Isla de la Pradera. En 1994, después de negociar con la tribu y la legislatura estatal, se alcanzó un acuerdo: se permitiría a Xcel acumular el combustible en tanques elevados en la Isla de la Pradera con la condición de que compraran 425 megawatts de energía de viento a finales del año 2002. La compañía excedió esta meta con un total de 480 megawatss. Además, en 1998, la Comisión de Servicios Públicos de Minnesota le exigió a Xcel que adquiriera 400 megavatios adicionales de energía de viento, lo cual podría requerir mediante un acuerdo legislativo en 1994. En el momento de este acuerdo, la energía del viento se empezaba a desarrollar en el suroeste de Minnesota, en una zona geológica llamada el Espinazo del Búfalo. La elevación de este espinazo es superior al de la tierra circundante; por lo tanto, tiene las velocidades sostenidas del viento medio más altas en el estado. Además, debido a que algunas tierras en donde se sitúan las turbinas del viento sólo son convenientes para el pastoreo, los hacendados locales alquilan la tierra a las compañías generadoras de energía que instalan turbinas de viento; así, ganan más dinero en comparación con el que obtienen por criar ganado. Las turbinas de viento son bien aceptadas, además proporcionan energía eléctrica a un precio competitivo y, con las ganancias obtenidas, se producen otros tipos de plantas generadoras de energía. Sin embargo, hay problemas asociados con estas instalaciones. La generación de energía por las turbinas del viento es intermitente, ya que los vientos no siempre soplan con fuerza o por un largo tiempo, o llegan a soplar a una velocidad mayor de la que las aspas pueden resistir, por lo que en esos casos la turbina se debe cerrar. Por consiguiente, es requiere de un sistema auxiliar que proporcione la potencia cuando las turbinas no estén operando. También hay problemas ambientales relacionados con el uso de la energía del viento. Las turbinas de viento en

Minnesota son muy visibles, hay cientos de ellas y se extienden más allá de los límites de nuestra visión. Además, es común que los pájaros mueran debido a las turbinas más grandes; la razón es que el extremo de las aspas puede tener una aceleración de 240 a 320 kilómetros por hora (150 a 200 millas por hora), incluso en revoluciones por minuto moderadas. Aunque Xcel Energy incrementó su confianza en la electricidad generada con la fuerza del viento, la compañía todavía usa plantas nucleares y combustibles fósiles para proporcionar electricidad a sus clientes. En total, los tres reactores nucleares en Minnesota generaron aproximadamente 14% de la energía que utilizó el estado en 2001. En 2003, se elevó de nuevo la necesidad para almacenar más combustible gastado en barras. Entonces, un acuerdo legislativo autorizó la construcción de más tanques de almacenamiento elevados. Las dos unidades de la Isla de la Pradera fueron autorizadas para operar hasta 2013 y 2014, respectivamente. Pero los tiempos han cambiado, la tribu ya no depende económicamente de la planta nuclear en la Isla de la Pradera como hace 30 años, porque ahora tienen un exitoso casino de juegos, y los miembros de la tribu están bien informados acerca de los problemas de salud relacionados con vivir cerca de un reactor nuclear. Asimismo, las acciones terroristas del 11 de septiembre de 2001, aumentaron los cuestionamientos de seguridad, puesto que los tanques de almacenamiento elevado son blancos muy visibles; un ataque podría causar el derramamiento de material radiactivo en el ambiente local. Por esta situación, se llegó a un acuerdo con Xcel, la legislatura de Minnesota impuso regulaciones adicionales a la compañía. El proyecto de ley contiene 26 nuevas páginas con numerosos requisitos que Xcel debe reunir para operar la planta hasta que su permiso expire. La compañía podrá pedir una extensión al permiso original, pero debe cerrar la planta si no pudiera almacenar los residuos en alguna parte. Como las centrales nucleares de Xcel producen energía a un costo muy bajo, es benéfico para la compañía conservarlas en operación el mayor tiempo posible.

¿Qué piensa al respecto? 1.

Compare la energía nuclear con la energía del viento, y liste las ventajas y desventajas de cada una. ¿Usted piensa que beneficia al ambiente el acuerdo original que requirió incrementar el uso de la energía del viento a cambio del uso continuado de la energía nuclear?

2.

¿Es posible generar bastante energía con las fuentes de energía renovables como para reemplazar la energía producida por combustibles fósiles y plantas nucleares?

3.

¿El gobierno debe obligar a las compañías de servicios públicos a invertir en diferentes tecnologías? ¿Las compañías deben responder sólo a favor de las fuerzas de mercado?

4.

El gobierno de Estados Unidos prometió un sitio de almacenamiento de residuos nucleares de alto nivel en la Montaña Yuca, Nevada (se describe en el capítulo 11), que no estará listo en el futuro cercano. Mientras tanto, ¿cuál será la solución al problema del almacenamiento de residuos nucleares?

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Energía y civilización: patrones de consumo

Contenido del capítulo Objetivos Historia del consumo de energía Fuentes biológicas de energía Incremento del uso de la madera Combustibles fósiles y la Revolución Industrial El papel del automóvil Crecimiento en el uso del gas natural

Cómo se utiliza la energía Uso residencial y comercial de la energía Uso industrial de la energía Uso de la energía para el transporte

Energía eléctrica Economía y políticas del uso de la energía Economía de los combustibles y la política gubernamental La importancia de la OPEP

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar por qué todos los organismos requieren de una recepción constante de energía. • Describir cómo el consumo de la energía per cápita se incrementa cuando la civilización deja de practicar la caza, la recolección y la agricultura primitiva para convertirse en una cultura más avanzada. • Describir cómo las civilizaciones modernas utilizan nuevos combustibles para poner a funcionar las máquinas.

• Relacionar la Revolución Industrial con los cambios sociales y económicos. • Explicar cómo el petróleo barato y el gas natural produjeron una sociedad orientada al consumo. • Explicar de qué manera el automóvil cambió el estilo de vida de las personas. • Explicar por qué el consumo de energía está creciendo más rápidamente en los países en desarrollo que en el mundo industrializado. • Describir el papel de la OPEP en el establecimiento de los precios del petróleo.

Tendencias en el consumo de energía Aumento en el uso de la energía Fuentes de energía disponibles Factores políticos y económicos

Problema-análisis: ¿Son los vehículos híbridos la solución?

Acercamiento al medio ambiente Vehículos que utilizan combustible alternativo, pág. 183

Perspectiva global Reducción del uso del automóvil en las ciudades, pág. 174 Combustible de biomasa y el mundo en vías de desarrollo, pág. 176

1983 Estados Unidos demostró que las reservas de petróleo eran aproximadamente de 35.1 miles de millones de barriles. 1983 El mundo demostró que las reservas de petróleo eran aproximadamente de 677 miles de millones de barriles. 1983 El precio de un barril de petróleo (en 2002) era aproximadamente de 50 dólares. 1983 El consumo mundial de energía fue aproximadamente del equivalente a 6 714 millones de toneladas métricas de petróleo. 1983 El consumo de energía mundial per cápita fue aproximadamente del equivalente a 1.43 toneladas métricas de petróleo.

2003 Estados Unidos demostró que las reservas de petróleo eran aproximadamente de 30 miles de millones de barriles (cerca de 15% de disminución). 2003 El mundo demostró que las reservas de petróleo eran aproximadamente de 1 050 miles de millones de barriles (cerca de 55% de incremento). 2003 El precio de un barril de petróleo (en 2002) era aproximadamente de 26 dólares (cerca de 50% de disminución). 2003 El consumo mundial de energía fue aproximadamente del equivalente a 9 500 millones de toneladas métricas de petróleo (cerca de 41% de incremento). 2003 El consumo de energía mundial per cápita fue aproximadamente del equivalente a 1.50 toneladas métricas de petróleo (cerca de 5% de incremento).

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Historia del consumo de energía Cada forma de vida y todas las sociedades requieren de una recepción constante de energía. Si el flujo de energía a través de los organismos o las sociedades cesa, éstos dejarían de funcionar y comenzaría a desintegrarse. Algunos organismos y sociedades utilizan más energía que otros. En general, las civilizaciones industriales complejas usan más energía que un simple cazador recolector o que las culturas agrícolas primitivas. Mientras las sociedades modernas continúen sobreviviendo, deben consumir energía. Sin embargo, tendrán que cambiar su modelo de consumo de energía cuando las fuentes tradicionales se vuelvan limitadas.

Fuentes biológicas de energía La energía es esencial para mantener la vida. En cada ecosistema, el sol proporciona esa energía. (Ver capítulo 5.) La primera conversión de energía ocurre durante la fotosíntesis, cuando las plantas convierten la energía solar en energía química en las moléculas orgánicas que producen. Los animales herbívoros utilizan la energía al alimentarse de las plantas. Los herbívoros, a su vez, son una fuente de energía para los carnívoros. Los humanos primitivos no eran diferentes de otros animales en sus ecosistemas, ya que casi toda la energía requerida era proporcionada por el alimento. En las culturas del cazador-recolector, la mayoría de las necesidades humanas de energía se cubrían usando plantas y animales como alimento, herramientas y combustible. (Ver figura 9.1.) En los inicios de la historia humana, las personas empezaron a usar fuentes adicionales de energía para hacer sus vidas más cómodas. Así, domesticaron plantas y animales para obtener un mejor suministro de alimento. De esta manera, dejaron de depender solamente de recolectar plantas silvestres y cazar animales salvajes para el sustento. Los animales domésticos también suministraron una fuente de energía para el transporte, el cultivo y otras tareas. (Ver figura 9.2.) La madera y otros materiales de las plantas se volvieron una fuente de combustible para calentar y cocinar. Al final, esta energía de la biomasa se usó en tecnologías simples, como la elaboración de herramientas y la extracción de metales.

Incremento del uso de la madera Las civilizaciones antiguas, como los aztecas, chinos, indios, griegos, egipcios, y romanos

Figura 9.1 Sociedad del cazador-recolector.

En una sociedad de este tipo, las personas obtienen casi toda su energía de la recolección de plantas silvestres y la caza de animales.

Figura 9.2 Potencia animal. Este bajorrelieve de una tumba egipcia (1354-1346 a.C.) muestra una fase importante en el desarrollo de la civilización humana. Con el uso de animales domésticos, las personas tenían una fuente de potencia diferente de sus propios músculos. eran culturalmente avanzadas; sin embargo, usaron los músculos humanos y de animales, así como el fuego como fuentes de energía. Excepto el uso limitado de algún dispositivo impulsado por la energía del viento y el agua como las naves y canoas, el uso controlado del fuego fue la primera forma de energía diferente de la obtenida del alimento. La madera era el combustible primario (también se usó para materiales de construcción

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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y otros usos culturales). Es decir, la energía proporcionada por la madera les permitió a las personas cocinar su comida, calentar sus moradas y desarrollar una forma primitiva de metalurgia. Tales avances separaron a los humanos de otros animales. Cuando las densas poblaciones de humanos hicieron uso de la madera para combustible y materiales de construcción, agotaron rápidamente las fuentes disponibles, así que tuvieron que impor-

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Periodo carbonífero Present 50 100

Millones de años de edad

tar madera o buscar formas alternativas de combustible. Debido a una larga historia de alta densidad de la población, la India y otras partes del mundo experimentaron una escasez de madera cientos de años antes de que Europa y Norteamérica lo hicieran. En muchas de estas áreas, el estiércol animal reemplazó la madera como una fuente de combustible. Todavía hoy se usa en algunas partes del mundo. Europa occidental y Norteamérica utilizaron la madera como un combustible durante un periodo más largo. En Europa, los bosques proporcionaron el combustible suficiente hasta el siglo XIII. En Norteamérica, las inmensas extensiones de bosque virgen proporcionaron la cantidad necesaria de combustible hasta finales del siglo XIX. Por fortuna, cuando los suministros locales de madera decayeron en Europa y Norteamérica, el carbón, formado de los restos de plantas fosilizadas, estaba disponible como una fuente de energía alternativa. Para 1890, el carbón había reemplazado a la madera como fuente de energía primaria en Norteamérica.

150 200 250 300 350 400 450 500

Combustibles fósiles y la Revolución Industrial Los combustibles fósiles son los restos de plantas, animales y microorganismos que vivieron hace millones de años. (La energía en estos combustibles es almacenada por la luz solar, así como la biomasa de la madera representa la luz solar almacenada.) Durante el periodo carbonífero, hace 286 a 362 millones de años, cuando el clima de la Tierra era más caluroso y más húmedo que ahora, las condiciones eran propicias para la formación de grandes depósitos de carbón. (Ver figura 9.3.) El petróleo y el gas natural se formaron principalmente de organismos marinos unicelulares, que aumentaron en grandes cantidades en la superficie marina y se comprimieron por millones de años. El calor y la presión de las capas de sedimentos excesivos finalmente convirtieron, mediante la destilación, la materia orgánica en petróleo y gases. Desde entonces, las máquinas reemplazaron a la energía muscular; no obstante, las principales fuentes de energía para el mundo han sido los restos fósiles del pasado distante. Históricamente, el carbón fue el primer combustible fósil usado ampliamente. En los inicios del siglo XVIII, las regiones del mundo que tenían depósitos accesibles de carbón, cambiaron a este nuevo combustible y formaron parte de un cambio cultural conocido como la Revolución Industrial. Ésta empezó en In-

172

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550 a)

b)

Figura 9.3 Periodo carbonífero. Hace aproximadamente 300 millones de años, este tipo de ecosistemas era común a lo largo del mundo. El material de las plantas se incrementó en estos pantanos y, al final, era convertido a carbón. glaterra y se extendió a gran parte de Europa y Norteamérica, involucró la invención de máquinas que reemplazaron el trabajo humano y animal para fabricar y transportar bienes. Parte central de este cambio fue la invención de las máquinas de vapor que convertían la energía calorífica en energía motriz. Las máquinas de vapor hicieron posible la minería del carbón a gran escala, ya que antes de su invención las minas se inundaban y, por lo tanto, el carbón no era económico. La fuente de energía para las máquinas de vapor era la madera o el carbón; pero la madera fue reemplazada rápidamente por el carbón en la mayoría de los casos. Algunas naciones no participaron en la Revolución Industrial debido a que no contaban con una fuente de carbón o sus reservas eran difíciles de explotar. Antes de la Revolución Industrial, Europa y Norteamérica eran predominantemente rurales. Los productos eran manufacturados a pequeña escala en las casas. Sin embargo, como las máquinas y el carbón para generar la energía incrementaron su disponibilidad, los sistemas de fabricación de productos reempla-

zaron a la pequeña operación realizada en el hogar. Conforme las fábricas se expandieron se generó un constante incremento en la oferta de trabajo; entonces, las personas dejaron las granjas y se congregaron en las áreas aledañas a las fábricas. Las aldeas se volvieron pueblos y los pueblos se convirtieron en ciudades. No obstante, el gran uso del carbón en las ciudades ocasionó el incremento de la contaminación atmosférica. A pesar de estos cambios, la Revolución Industrial se consideraba un sinónimo de progreso. A la par del incremento en el consumo de energía, las economías crecieron y las personas prosperaron. En un periodo de 200 años, el consumo diario de energía per cápita de las naciones industrializadas se incrementó ocho veces. Este requerimiento de energía primero fue cubierto por el carbón, después fue descubierta una nueva fuente de energía: el petróleo. Aunque en los inicios del año 1000 a.C. los chinos ya habían usado algunos petróleos y gas natural, el tipo de petróleo que Edwin L. Drake, un buscador de petróleo pionero, encontró en Pennsylvania en 1859, marcó el

PARTE TRES

Energía

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inicio de la era moderna del petróleo. Durante los primeros 60 años de extracción, el principal uso del petróleo era la producción de keroseno, un combustible para lámparas. Mientras que la gasolina producida estaba descartada como un producto residual. Durante este tiempo, el petróleo era abundante en relación con su demanda y, por lo tanto, tenía un precio bajo.

100 90

Porcentaje de energía

24.2% Petróleo

70 60

Carbón

50

38.8% Madera

40 30 20

22.8%

10 0 1850

3% 1870

1890

1910

1930

1950

1970

1990

Figura 9.4 Cambios en las fuentes de energía. Esta gráfica muestra cómo el porcentaje de energía obtenido de varias fuentes en Estados Unidos ha cambiado con el tiempo. Hasta 1900, la madera y el carbón eran las fuentes predominantes de energía; sin embargo, declinaron cuando el petróleo y el gas natural aumentaron. Desde 1950, el petróleo y el gas natural proporcionan cerca de 60% de la energía, pero el carbón ha caído a cerca del 20% y la madera a 3%. Por su parte, la potencia nuclear ha crecido a alrededor de 8%; en tanto, otros tipos de energía como la geotérmica, hidroeléctrica, solar y del viento en conjunto responden por alrededor de sólo 3 por ciento. Fuente: Datos de la Revisión Anual de Energía, 2002, Administración de Información de Energía.

a)

b)

Figura 9.5

Estilos de vida que demandan energía. a) La construcción de casas privadas en grandes lotes individuales cercanos a las áreas de tiendas y lugares de empleo se relaciona directamente con el uso intenso del automóvil como un modo usual de transporte. b) El aire acondicionado de un centro comercial adjunto al área habitacional, junto con la gasolina consumida en el manejo del centro comercial, aumentan considerablemente la demanda de energía.

de las industrias más grandes en el mundo. Por lo tanto, la industria automotriz jugó un papel primordial en el desarrollo económico del mundo industrializado. Todas estas riquezas les dieron más dinero a las personas para comprar automóviles y cubrir las necesidades de la vida. El automóvil, que en un principio era un lujo, ahora se considera una necesidad.

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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3.2% Nuclear 8%

Gas natural

80

El papel del automóvil La invención del automóvil incrementó en forma dramática la demanda por los productos del petróleo. En 1900, en Estados Unidos había sólo 8 000 automóviles. Para 1950, había alrededor de 40 millones de automóviles, y para el 2000, cerca de 200 millones. Por lo tanto, se incrementó el requerimiento de petróleo para hacer lubricantes y combustible para automóviles. Durante este periodo, el porcentaje de energía proporcionado por el petróleo aumentó de casi 2% en 1900 a cerca de 40% para 1950 y es aproximadamente de 40% en el presente. (Ver figura 9.4.) El crecimiento de la industria automotriz en Estados Unidos y en otros países industrializados llevó a la construcción de carreteras, lo cual requería de energía. Así, el costo de la energía para manejar un automóvil era mucho mayor que el monto del combustible consumido en el viaje. Cuando los caminos mejoraron, los autos alcanzaron velocidades superiores. Además, las personas exigieron automóviles más veloces y las compañías automotrices los fabricaron muy rápido. En consecuencia, los automóviles más grandes y veloces requirieron más combustible y caminos aún mejores. Así que los caminos se mejoraban continuamente y se producían mejores automóviles. Un ciclo de más persiguiendo a más había empezado. En Norteamérica y gran parte de Europa, la conveniencia del automóvil alentó a las familias a tener dos automóviles, lo cual creó una demanda de más energía. La energía es requerida para que se produzcan los minerales, para procesarlos en metales, transformar los metales en componentes automotrices y, por último, transportar todos los materiales. Es posible afirmar que la economía creció a la par de las necesidades de energía. Más automóviles significaron más trabajos en la industria automotriz, la industria siderúrgica, la industria del vidrio y cientos de otras industrias. Los miles de kilómetros de caminos construidos también crearon empleos adicionales. Las compañías de petróleo, desde que iniciaron en la fabricación de combustible para lámparas, crecieron hasta llegar a ser una

Otros

El automóvil no sólo creó nuevos empleos, también propició nuevos estilos de vida en las personas. Por ejemplo: los vacacionistas podían recorrer distancias mayores; se desarrollaron nuevos centros turísticos y cadenas de hoteles, restaurantes y otros negocios para servir a los automovilistas, y el transporte público creó miles de nuevos empleos. Las personas

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Reducción del uso del automóvil en las ciudades

A las personas les gusta la comodidad de un automóvil particular, ya que es un medio eficaz de transporte en las ciudades. Sin embargo, estos vehículos tienen grandes requerimientos de energía. Resulta irónico que el deseo de usar los automóviles haya producido la congestión del tráfico en grandes ciudades que promueven la eficacia reducida y la conveniencia de eliminar los automóviles. Para convencer a las personas de usar otro transporte público más eficaz y controlar el tráfico, muchas metrópolis han aprobado regulaciones que usan medios financieros u otros para desalentar el tránsito automovilístico en las áreas más congestionadas. Algunos de estos mecanismos han tenido éxito.

Londres

Singapur Los automóviles y las motocicletas están provistos con un mecanismo que automáticamente deduce dinero de una tarjeta cuando el vehículo pasa a través de un sensor y entra en la zona restringida del centro de la ciudad de Singapur, entre las 7:30 a.m. y las 7 p.m.

Gothenburg, Suecia Para alentar el tránsito peatonal, la zona comercial del centro fue dividida en zonas como un pastel, con la prohibición de mover los automóviles directamente de una zona a otra. Los automóviles se mueven a través de las zonas por un camino del anillo periférico.

Los automóviles que entran en el centro de Londres tienen placas y una licencia especiales. Los conductores de automóviles en el centro de la ciudad deben pagar una cuota equivalente a casi 8 dólares por día. Aquellos que no pagan antes de las 10 p.m. enfrentan una cuota doble.

Roma y Florencia

Hong Kong

Antes de cerrar la venta, el comprador de un vehículo de tamaño normal debe mostrar la evidencia de que cuenta con un espacio de estacionamiento permanente para el automóvil. Para obedecer la ley, algunos conductores han construido un garaje en forma de ascensor que permite estacionar un automóvil sobre otro.

Unos sensores electrónicos instalados en los automóviles graban el viaje realizado por carretera y tiempo empleado. Los conductores expiden una factura mensual de ese registro (las horas que corresponden a largos recorridos del trabajo a la casa o viceversa son las más caras).

que vivían más lejos del trabajo, empezaron a desplazarse a los suburbios. (Ver figura 9.5.) Los grandes centros comerciales en las áreas suburbanas aceleraron el declive de las zonas comerciales centrales. En la actualidad, menos de 50% de las ventas al menudeo son hechas en las zonas comerciales del centro de ciudades de Estados Unidos, lo cual también produjo la pérdida de empleos en estas áreas. Cuando las personas se mudan a los suburbios, también cambian sus hábitos de compra. Por ejemplo, los aparatos que economizan el trabajo, pero que son grandes consumidores de energía se han vuelto esenciales en la casa. La aspiradora, el lavaplatos, la disposición de basura, y el control automático de puertas del garaje son sólo algunas formas de cómo el potencial humano ha sido reemplazado por el potencial eléctrico. En los hogares estadounidenses, cerca de 25% de la energía eléctrica se usa para operar luces y aparatos. Otros aspectos del estilo de vida moderno también ilustran nuestra dependencia de la energía. Tal es el caso de las granjas propiedad de una pequeña familia, que utili-

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Entre las 7:30 a.m. y 7:30 p.m. sólo pueden transitar los autobuses, taxis, vehículos de entrega y automóviles que pertenecen a los residentes del área.

Tokio

zaban la energía de los caballos para realizar el trabajo y ahora se han transformado en la granja corporativa impulsada por diesel. Sin tener en cuenta dónde vivimos, pensamos que siempre es fácil encontrar plátanos centroamericanos, naranjas de Florida, lechuga de California, carne de Texas, piñas hawaianas, fruta de Ontario, y langostas de Nueva Escocia. A menudo no consideramos la cantidad de energía requerida para procesar, refrigerar y transportar estos productos. El automóvil, la casa moderna, la granja y la variedad de artículos que hay en nuestras alacenas son sólo una indicador de cómo nuestros estilos de vida están basados en un suministro continuo de energía barata y abundante.

Crecimiento en el uso del gas natural En un inicio, el gas natural era un producto residual de la producción de petróleo, que se quemaba en los pozos porque era difícil de almacenar y transportar. Antes de 1940, el gas natural facturaba menos de 10% de la ener-

gía consumida en Estados Unidos. En 1943, en respuesta a la Segunda Guerra Mundial, se construyó una tubería con financiamiento federal para transportar el petróleo dentro de Estados Unidos. Después de la guerra, el gobierno federal vendió estas tuberías a corporaciones privadas. Éstas utilizaron las tuberías para transportar gas natural. Así, se estableció un eslabón directo entre el gas natural presente en el Suroeste y los mercados en el Oeste medio y el Este. Para 1970, cerca del 30% de la energía necesaria fue proporcionada por el gas natural. En la actualidad, cerca de 25% de la energía consumida en Estados Unidos proviene del gas natural; principalmente se emplea para calefacción casera y algunos usos industriales.

Cómo se utiliza la energía La cantidad de energía consumida por los países del mundo varía ampliamente. (Ver tabla

PARTE TRES

Energía

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9.1.) Los países industrializados consumen mucha más energía que los menos desarrollados. Sin embargo, incluso entre los países con el mismo nivel de desarrollo, existen grandes diferencias en la cantidad de energía que usan así como en la forma en que la utilizan. Para mantener su estilo de vida, los individuos en Canadá y Estados Unidos usan dos veces más energía que las personas que viven en Francia o Japón, 10 veces más que las personas de China, y aproximadamente 25 veces más energía que las personas de la India. Las diferencias también existen en el propósito para el cual las personas utilizan la energía. Las naciones industrializadas la usan para tres propósitos: 1) usos residenciales y

Tabla 9.1 País

comerciales, 2) usos industriales y 3) transporte. Las naciones menos desarrolladas, cuya industria es incipiente, usan la mayoría de su energía para propósitos residenciales (cocinar y calentar la casa). Los países que están en la transición a una economía industrial requieren de grandes cantidades de energía para desarrollar su base industrial.

Uso residencial y comercial de la energía La cantidad de energía requerida para uso residencial y comercial varía considerablemente a lo largo del mundo. Por ejemplo, sólo alrededor de 16% de la energía utilizada

Consumo de energía per cápita, 2002 Toneladas métricas de petróleo equivalente

Bangladesh India Egipto China Brasil México Alemania Japón Francia Australia Estados Unidos Canadá

0.11 0.31 0.71 0.78 1.02 1.31 3.99 4.00 4.33 5.73 7.98 9.22

Fuente: Datos de BP Statistical Review of World Energy, junio 2003, y Population Reference Bureau, 2002, Hoja de Datos de la Población.

en Norteamérica es para propósitos residenciales, mientras que en la India 57% de la energía es para el mismo fin. Las formas en que se usa la energía residencial y comercial también varían ampliamente. En Norteamérica, 75% de la energía se usa para aire acondicionado, refrigeración, calefacción de agua y calefacción espacial. Sin embargo, en muchas partes de África y Asia gran parte de la energía utilizada en la casa es para cocinar. Los sistemas de computación e Internet son un segmento relativamente nuevo en la economía del consumo de energía. Aunque estimaciones anticipadas sugirieron que esta porción de la economía consumiría cerca de 10% de la energía eléctrica estadounidense, las estimaciones más recientes pusieron el costo de la energía requerida a cerca de 3 por ciento. El modelo actual del uso de la energía residencial y comercial en cada región del mundo determina los métodos de conservación que serán efectivos. Por ejemplo, en Canadá, que tiene un clima frío, 40% de la energía residencial se utiliza para calefacción. Las prácticas apropiadas de conservación podrían reducir 50% el consumo. Asimismo, en muchos países menos desarrollados se cocina en fogatas. Sin embargo, en comparación con las fogatas, las estufas que utilizan de manera eficiente el combustible ahorran 50% los requerimientos de energía. Mejorar la eficiencia de las estufas ayudaría a proteger los recursos de madera y a reducir el tiempo y el dinero necesarios para obtener leña. (Ver figura 9.6.)

Figura 9.6 Uso de la madera para cocinar.

Muchas personas en el mundo en vías de desarrollo usan la madera como un combustible primario para cocinar. La dependencia de la madera implica la mayor causa de deforestación. a) En muchas partes del mundo, por ejemplo África, es común cocinar en fogatas, lo cual es un uso muy ineficiente del combustible. b) En cambio, el uso de estufas simples de barro como en esta casa en Nepal, aumenta en gran medida la eficiencia.

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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Combustible de biomasa y el mundo en vías de desarrollo

Aunque en casi todo el mundo los combustibles fósiles se usan como fuentes de energía, muchos países en vías de desarrollo dependen de la biomasa como fuente de energía. La biomasa puede ser madera, pastizales, residuos agrícolas o estiércol. Según las Naciones Unidas, dos mil millones de personas (30% de la población del mundo) utilizan la biomasa como combustible para cocinar y proporcionar calefacción en las viviendas. En los países en desarrollo, casi 40% de la energía utilizada proviene de la biomasa. Sin embargo, en algunas regiones el porcentaje es muy superior. Por ejemplo, en África subsahariana, el combustible de madera proporciona 80% de la energía consumida. A nivel mundial, cerca de 60% de la madera que se obtiene de los bosques es utilizada para combustible. Esta dependencia de la biomasa tiene algunos impactos mayores: • A menudo las mujeres y los niños deben caminar largas distancias y pasar muchas horas colectando y transportando la leña a sus casas. • Como el combustible se quema en fogatas o estufas ineficientes, el humo contamina las casas y afecta la salud de las personas.

Uso industrial de la energía La cantidad de energía que los países usan para los procesos industriales varía en forma considerable. Los países no industrializados utilizan poca energía para la industria. En cambio, los países que están desarrollando nuevas industrias dedican un alto porcentaje de energía a ellas. Incluso, desvían la energía a las industrias en vías de desarrollo a expensas de otros sectores de su economía. Los países sumamente industrializados usan una cantidad importante de su energía en la manufactura, pero su uso de energía también es alto en otros sectores. En Estados Unidos, la industria requiere aproximadamente 26% de la energía utilizada. La cantidad de energía requerida en el sector industrial de un país depende de los tipos de procesos industriales usados. Muchos países usan procesos ineficientes y podrían reducir su consumo de energía si optaran por tipos de energía más eficientes. Sin embargo, algunos países no pueden solventar el lujo de la actualización porque necesitan la inversión de capital para actualizar sus industrias. Por ejemplo, muchos países de la ex Unión Soviética todavía usan el anticuado e ineficiente horno para producir acero. En comparación con procesos

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La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que en el mundo en vías de desarrollo, 40% de las infecciones respiratorias agudas son causadas por la mala calidad del aire, que a su vez se relaciona con la quema de la biomasa. El mayor porcentaje de personas enfermas incluye a las mujeres y los niños. Los niños son afectados porque están mucho tiempo con su madre, quien pasa largas horas cocinando para su familia. • A menudo, el combustible aserrado es insustituible. Así, la necesidad de una fuente barata de energía es una de las causas de la deforestación. Además, las áreas despobladas de árboles son propensas a la erosión del suelo. • Cuando el estiércol o los residuos agrícolas son utilizados para combustible, ya no son útiles como un aditivo para mejorar la fertilidad o el volumen orgánico del suelo. Por lo tanto, el uso de estos materiales para combustible tiene un efecto negativo en la productividad agrícola.

más eficaces, estos hornos requieren de una cantidad que duplica al promedio mundial de energía que se necesita para producir una tonelada métrica de acero. En contraste, China, el productor de acero más grande del mundo, realiza todas sus operaciones de fabricación de acero con el método Siemens-Martin, logrando procesos más eficaces.

Uso de la energía para el transporte Al igual que con los usos residenciales, comerciales e industriales, la cantidad de energía usada para el transporte varía ampliamente a lo largo del mundo. En algunas de las naciones menos desarrolladas, los usos del transporte son muy escasos. El uso de la energía per cápita para el transporte es más grande en los países en desarrollo y se incrementa de acuerdo con el grado de desarrollo del país. (Ver tabla 9.2.) Por ejemplo, Bangladesh, la India y China usan cerca de 10% de su energía para el transporte, mientras que la mayoría de los países desarrollados e industrializados utilizan alrededor de 30% o más para el mismo propósito. Una vez que el estado de desarrollo de un país se ha tomado en cuenta, la combina-

ción específica de autobús, vías ferroviarias, vías fluviales y automóviles particulares es el factor principal para determinar el uso de energía para el transporte de un país. En Europa, Latinoamérica y muchas otras partes del mundo, las vías ferroviarias y el transporte en autobús se usan ampliamente porque son más eficaces que el viaje en automóvil privado; además, los gobiernos apoyan estos medios de transporte o una gran parte del pueblo es incapaz de permitirse el lujo de un automóvil. En los países con altas densidades de población, las vías ferroviarias y el transporte en autobús son particularmente eficaces. (Ver figura 9.7.) En estos países, los automóviles requieren cerca de cuatro veces más energía por kilómetro que el transporte en autobús o ferroviario. Además, la mayoría de estos países cobran altos impuestos al combustible, lo cual eleva el costo para el consumidor y estimula el uso del transporte público. En Norteamérica la situación es diferente, ya que la política gubernamental ha mantenido relativamente bajo el costo de la energía; la industria automotriz soporta el costo pero se quita el apoyo para el transporte de autobús y ferroviario. Por consiguiente, el automóvil juega un papel dominante, y el transporte público se usa principalmente en

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:06:43 PM

Tabla 9.2 País

Uso de la energía per cápita para transporte 2002 Toneladas métricas de petróleo

Bangladesh India China Egipto Brasil México Alemania Japón Francia Australia Canadá Estados Unidos

Porcentaje de energía que se usa para el transporte

0.009 0.036 0.076 0.183 0.321 0.531 1.069 1.124 1.325 2.223 2.628 3.072

8.6 11.7 9.7 25.8 31.5 40.5 26.8 28.1 30.6 38.8 28.5 39.5

Fuentes: Datos de BP Statistical Review of World Energy, junio 2003, y Population Reference Bureau, 2002, Hoja de Datos de la Población y estadísticas en línea de la Agencia Internacional de Energía.

mos el gas natural para calentar nuestra casa, también lo podemos emplear para producir electricidad. Como el transporte de energía eléctrica es tan simple y los usos son tan variados, la electricidad es la principal fuente de energía para muchas personas del mundo. Al igual que con otras formas de uso de energía, el consumo eléctrico en las diferentes regiones del mundo varía ampliamente. Los países industrializados del mundo, con alrededor de 20% de la población global, consumen 60% de la electricidad del mundo. Las naciones menos desarrolladas que tienen aproximadamente 80% de la población global usan 40% de la electricidad del mundo. El uso per cápita de electricidad en Norteamérica es 25 veces mayor que el uso promedio per cápita en los países menos desarrollados. En Bangladesh, el uso per cápita anual de electricidad es aproximadamente de 130 kilowatts por hora, lo cual es suficiente para encender una bombilla de 100 watts por casi dos meses. El consumo per cápita de electricidad en Norteamérica es 100 veces mayor que en Bangladesh. El consumo eléctrico entre los países desarrollados también varía de manera considerable. Por ejemplo, el uso per cápita en Japón y los 15 países de la Unión Europea es aproximadamente 60% del utilizado en Norteamérica. La producción y distribución de electricidad significa un paso trascendental en el desarrollo económico de un país. En las naciones desarrolladas, más de un cuarto de la electricidad se usa para la industria; mientras que el resto se emplea principalmente para propósitos residenciales y comerciales. En las naciones que están desarrollando su base industrial, más de la mitad de la electricidad se usa para la industria. Por ejemplo, en Corea del Sur las industrias consumen cerca de 50% de la electricidad utilizada.

Figura 9.7 Transporte público.

En las regiones del mundo donde la energía es cara, las personas usan al máximo el transporte público porque es más barato.

las áreas metropolitanas. El transporte ferroviario y el autobús son casi dos veces, más eficientes en energía que los automóviles privados. Los automóviles privados en Norteamérica, con alrededor de 5% de la población que tiene auto en el mundo, consumen más de 40% de la gasolina producida a nivel global. (Ver tabla 9.3.) El viaje aéreo es caro en términos de energía, aunque es ligeramente más eficaz que los automóviles privados. Sin embargo, los pasajeros también están pagando por la conveniencia de viajar rápido y recorrer distancias largas.

Energía eléctrica

Economía y políticas del uso de la energía

La energía eléctrica es una proporción tan grande de energía que se consume en la mayoría de los países que merece una sección especial. La electricidad es una forma en que la energía se consume y se proporciona. Casi toda la energía eléctrica se produce como resultado de la quema de los combustibles fósiles. Así, la energía eléctrica se describe como el uso que se le da a la energía de combustibles fósiles. De la misma manera que usa-

Existe un vínculo directo entre el crecimiento económico y la disponibilidad de energía barata. El reemplazo de energía humana y animal por combustibles fósiles empezó con la Revolución Industrial y fue muy acelerado por el suministro de combustibles baratos, fáciles de manejar y muy eficaces. Además, la productividad aumentó debido al uso de combustibles fósiles baratos que permitían a los obreros producir más bienes y servicios.

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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1/24/06 3:06:44 PM

Tabla 9.3

Tendencia de hábitos de Estados Unidos

Tiempo de viaje promedio (en minutos) para llegar al trabajo en Estados Unidos: En el estado de Nueva York En Dakota del Norte Porcentaje de estadounidenses que utilizan un medio de transporte para llegar al trabajo: Manejando solos Convenio de transporte particular En transporte público Se quedan en casa Caminando Otro

25.5 31.7 15.8 75.7 12.2 4.7 3.3 2.9 1.2

Fuente: Buró de Censos de Estados Unidos, 2000.

Canadá

España

Japón

Cantidad de precio debido a impuestos

Estados Unidos

País

Francia

Italia

Alemania

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Reino Unido

Precio (en dólares por litro)

Los impuestos como un componente del precio de la gasolina (enero 2003)

Figura 9.8 Impuesto a gasolina y eficiencia del combustible. El precio pagado por el combustible es influenciado en gran medida por la cantidad del impuesto pagado. Los altos precios del combustible ocasionan que los consumidores elijan automóviles que utilizan combustibles más eficientes. Fuente: Agencia Internacional de Energía.

El resultado fue un inusitado crecimiento económico en Europa, Norteamérica y el resto del mundo industrializado. Debido a este vínculo entre la energía y la productividad, más sociedades industriales quieren asegurar una fuente continua de energía económica, ya que por el alto precio de la energía, los bienes y servicios se han vuelto más caros. Para controlar los costos, muchos países dan subsidios a sus industrias de energía para mantener los precios a niveles relativamente bajos. El comercio internacional de combustibles fósiles tiene una influencia importante sobre la economía y la política mundial. Además, el énfasis en los combustibles baratos ha incitado a proporciones altas de consumo.

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Economía de los combustibles y la política gubernamental Los gobiernos crean políticas que influyen en la manera en que las personas usan la energía. La eficacia del combustible automovilístico es un área en la cual la política gubernamental ha tenido un impacto significativo. Por ejemplo, el precio de un litro de gasolina es determinado por dos factores principales: 1) el costo de comprar y procesar el petróleo crudo en gasolina y 2) varios impuestos. La mayoría de las diferencias en los precios de la gasolina entre los países son resultado de los impuestos y reflejan las diferencias en la política gubernamental en materia de transporte, específicamente del vehículo automotor. El costo de impuestos al consumidor

americano es menos de 30% del precio de la gasolina al menudeo; en Canadá, 40% del precio de la gasolina corresponde a impuestos; mientras que en Japón y muchos países europeos, los impuestos facturan de 50 a 75% del costo de la gasolina. (Ver figura 9.8.) Al comparar los tipos de automóviles manejados, encontramos una relación directa entre el costo del combustible y la eficiencia del mismo. En Estados Unidos y Canadá, la economía de combustible rápido promedio es aproximadamente de 11.2 litros por 100 kilómetros (20.8 millas por galón) y alrededor de 9.2 litros por 100 kilómetros (25 millas por galón), respectivamente. Esto se compara con el promedio europeo de casi 7.7 litros por 100 kilómetros (30.4 millas por galón). El salario promedio de los conductores europeos de automóviles es dos veces mayor que los conductores estadounidenses y canadienses, y usan alrededor de 30% menos combustible para manejar la misma distancia que el chofer americano. Puesto que los impuestos constituyen la mayor parte del precio de la gasolina en Europa, la política gubernamental del impuesto proporciona un incentivo para que las personas compren automóviles de combustible eficaz. Otro objetivo de los gobiernos es tener un mecanismo para generar el dinero que se necesita para construir y reparar caminos. Muchos países europeos elevan los impuestos de los combustibles más de lo que en realidad gastan en construir y reparar los caminos. Por otro lado, en Estados Unidos los impuestos de los combustibles se elevan 60% más de lo necesario para construir los caminos. El costo relativamente bajo de los combustibles en Estados Unidos alienta más viajes, lo cual incrementa los costos de reparación de caminos. La Unión Europea también avanza para cumplir con el tratado de Kyoto, que asigna reducciones en la cantidad de dióxido de carbono liberado en la atmósfera. Para lograr la reducción de dióxido de carbono, los fabricantes europeos de automóviles acordaron, para el año 2008, bajar el consumo de combustible a alrededor de 6 litros por cada 100 kilómetros (39.2 millas por galón americano). En contraste, Estados Unidos no firmó el tratado de Kyoto; por ello, han visto caer la eficiencia del combustible a medida que más personas compran y manejan autos. Puesto que la electricidad es una fuente importante de energía para muchos usos, es interesante observar cómo los diferentes países asignan los precios de la electricidad. Debido a la naturaleza de la industria eléctrica, la mayoría de los países basan la industria y la influencia de las utilidades en el precio que se puede cobrar. Además, el costo para los usua-

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:06:46 PM

Tabla 9.4

País

Relación entre precio y consumo de electricidad

Precio para la industria (centavos de dólar/ kilowatt-hora) 2001

Canadá Suecia Finlandia Estados Unidos Japón Austria Alemania Reino Unido Corea del Sur España

Precio para las casas (centavos de dólar/ kilowatt-hora) 2001

3.9 3.4 4.6 4.7 14.3 9.2 7.9 5.4 6.6 4.1

6 10.3 9.1 8.3 21.4 13.6 16.7 11 8.5 10.9

Consumo anual per cápita (kilowatt-horas) 2001 16 746 16 013 15 687 12 896 7 907 7 500 6 806 6 192 5 607 5 482

Fuente: Datos de la Agencia Internacional de Energía, Estadísticas de Energía Mundial 2003.

Tabla 9.5

Fuentes de importaciones de petróleo crudo en Estados Unidos

País

Miles barriles por día 2003

Arabia Saudita (OPEP) México Canadá Venezuela (OPEP) Nigeria (OPEP) Irak (OPEP) Angola (OPEP) Reino Unido Kuwait (OPEP) Noruega Otras naciones Importaciones totales Total de los países miembros de la OPEP Producción de Estados Unidos

1 754 1 572 1 537 1 181 828 450 370 355 205 169 756 9 177 4 788 5 710

Porcentaje total importado 19.2 17.2 16.7 12.9 9.0 4.9 4.0 3.9 2.2 1.8 8.2 100 52.2

Fuente: Administración de Información de Energía de Estados Unidos.

rios industriales por lo general es la mitad de lo que se cobra a los clientes residenciales. La tabla 9.4 muestra los precios industriales y residenciales de la electricidad en varios países. Es obvio que los precios altos desalientan el uso. Por lo tanto, Estados Unidos, Canadá, Suecia y Finlandia, que tienen algunos de los precios más bajos por electricidad, cuentan con las tasas de consumo más altas. Canadá, Suecia y Finlandia tienen altas tasas de la electricidad generada por plantas hidroeléctricas, las cuales contribuyen al bajo costo de la energía en esos países. Pero las naciones como Japón, que deben importar combusti-

bles fósiles para generar electricidad, tienen un costo superior para producir este tipo de energía, lo cual se refleja en el precio.

La importancia de la OPEP La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) empezó en septiembre de 1960, cuando los gobiernos de cinco de los principales países exportadores de petróleo del mundo estaban de acuerdo en formar una organización. Tres de los miembros originales: Arabia Saudita, Irak y Kuwait, eran países árabes, mientras que Venezuela e Irán no

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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lo eran. En la actualidad, 12 países pertenecen a la OPEP. Éstos incluyen siete estados árabes —Arabia Saudita, Kuwait, Libia, Argelia, Irak, Qatar y la Unión de Emiratos Árabes— y cinco miembros no árabes —Irán, Indonesia, Nigeria, Gabón y Venezuela. Las naciones de la OPEP controlan alrededor de 78% de las reservas de petróleo del mundo, estimadas en 1 billón de barriles de petróleo. Los países de la OPEP del Este Medio controlan casi 60% de este total, lo cual hace que estas naciones y la OPEP jueguen un papel determinante en el mundo. Durante la guerra árabe-israelita de 1973, la OPEP proporcionó 55% del petróleo mundial. Para protestar por la guerra, siete miembros árabes de la OPEP redujeron su producción de petróleo, lo cual produjo la escasez a nivel mundial de este recurso; por ello, todos los países productores de petróleo, afiliados o no a la OPEP, aumentaron sus precios. En Estados Unidos, el precio del petróleo subió como un cohete de 3.39 a 13.93 dólares por barril, produciendo la escasez del hidrocarburo, largas filas en las estaciones de gas y un aumento en la búsqueda doméstica. Esta acción de la OPEP provocó un incremento continuo del precio, hasta que en 1980 alcanzó el máximo precio de 35 dólares por barril. Durante los años ochenta, los miembros de la OPEP tenían diferencias importantes en los precios del petróleo y las reglas de producción. Esto debilitó a la organización, y los precios cayeron hasta alcanzar la cantidad de 15 dólares por barril en 1988. Entonces, la invasión de Irak a Kuwait en 1990, dividió profundamente a los países miembros de la OPEP. Debido en parte a la fricción causada por el conflicto de Kuwait, el poder de la organización declinó y los precios mundiales del petróleo fluctuaron entre 15 y 20 dólares por barril. En 1998, el precio del petróleo cayó a casi 13 dólares el barril, empezó a subir en 1999, y para el 2002 era de casi 25 dólares por barril. Incluso, el precio de la gasolina en Estados Unidos empezó a exceder los 2 dólares por galón; por lo tanto, ese país ejerció una fuerte presión diplomática en la OPEP para incrementar los niveles de producción y bajar el costo de la gasolina. La OPEP afirmó que la producción de gasolina en Estados Unidos, en lugar de una falta de rendimiento del petróleo crudo, fue para culparlos por los precios altos. Hoy, los países de la OPEP todavía controlan cerca de 40% de la producción mundial de petróleo, y son la mayor fuerza al determinar el precio. (Ver tabla 9.5.) Desde el año 2002, los países de la OPEP tienen acuerdos para regular la producción y

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1/24/06 3:06:47 PM

Cronología de precios del petróleo en el mundo, 1970-2004 45 40

Dólares nominales por barril

35

9 10

8

30

23 12

25

11

6

17 20

22

16

7

4

18

19 20

5

15 2

10

3

13

15 14

1

21

5 0 1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

Año

1. La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) inició el embargo de petróleo (19-20 de octubre de 1973). 2. En 1979, la OPEP decide incrementar 14.5% el precio del petróleo. 3. Revolución Iraní; depuso el Shah. 4. La OPEP eleva el precio 14.5% el 1 de abril de 1979. 5. La OPEP eleva el precio 15%. 6. Irán toma a rehenes; el presidente Carter detiene las importaciones de Irán; Irán cancela los contratos con los Estados Unidos; el rendimiento de la producción ajena a la OPEP alcanza 17.0 millones de barriles por día. 7. Arabita Saudita eleva el mercado del precio crudo de 19 a 26 dólares por barril. 8. Kuwait, Irán y Libia reducen la producción de petróleo OPEP a 27 millones de barriles por día. 9. La OPEP rebaja los precios a 5 dólares por barril y llega al acuerdo de producir 17.5 millones de barriles por día. 10. Noruega, Reino Unido y Nigeria reducen los precios. 11. La OPEP acuerda rebajar el precio de Saudita Light a 28 dólares por barril. 12. El rendimiento de la OPEP cae a 13.7 millones de barriles por día. 13. Decaen las reuniones de OPEP/no OPEP. 14. Los buques de Valdez de Exxon derraman 11 millones de galones de petróleo crudo. 15. Irak invade Kuwait. 16. Empieza la Operación Tormenta del Desierto; son adjudicados 17.3 millones de barriles de petróleo crudo de las Reservas de Petróleo Estratégico vendidas. 17. Termina la guerra del Golfo Pérsico. 18. La producción de la OPEP alcanza 25.3 millones de barriles por día, el más alto nivel durante una década. 19. El tiempo es sumamente frío en Estados Unidos y Europa. 20. La OPEP eleva su producción de 2.5 millones de barriles por día a 27.5 millones de barriles diarios. Éste es el primer incremento en cuatro años. 21. Los precios del petróleo continúan cayendo, ya que un incremento en la producción de Irak coincide con el nulo crecimiento en la demanda de petróleo en Asia. Las razones de esta situación son la crisis económica asiática y el incremento mundial en los inventarios de petróleo luego de dos inviernos extraordinariamente calurosos. 22. Los precios del petróleo se triplican entre enero de 1999 y septiembre de 2000; entonces, se redujo la producción del petróleo OPEP debido a la fuerte demanda a nivel mundial del hidrocarburo y otros factores como el tiempo y los bajos niveles accionarios del petróleo. 23. Estados Unidos invade Irak en marzo de 2003.

Figura 9.9

El impacto de eventos en los precios de petróleo. Esta cronología muestra cómo varios eventos pueden afectar el precio del petróleo crudo. La mayoría de estos sucesos involucran las acciones de la OPEP o los cambios políticos en el Este Medio.

Fuente: Administración de Información de Energía de Estados Unidos.

mantener un precio mayor que 22 dólares por barril. Con el incremento solidario entre los

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países de esta organización, los precios del petróleo continúan elevándose hasta llegar a

la cantidad de 40 dólares por barril en 2004. La figura 9.9 resume las fluctuaciones en los

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:06:48 PM

precios del petróleo y los eventos que están correlacionados.

Cambios en el consumo de energía

Fuentes de energía disponibles Las reservas de petróleo, la fuente principal de energía mundial, responden de aproximadamente 38% de la demanda de energía pri-

OCDE Estados Unidos Ex Unión Soviética

2 000

2000 2002

1995

1990

1985

1980

1975

Años

Figura 9.10 Cambios en el consumo de energía mundial por región. El consumo de energía se ha incrementado de manera considerable. El crecimiento en el consumo de energía de las naciones económicamente desarrolladas (OCDE) factura casi la mitad del consumo mundial. La ex Unión Soviética presenta una disminución en el uso de la energía en los años recientes. En general, los países económicamente desarrollados tienen una tasa de incremento más lenta en el uso de energía que el mundo en conjunto. Fuente: Datos de BP Statistical Review of World Energy, 2003.

maria; el carbón corresponde a 26% y el gas natural a 24%; el resto se proporciona principalmente por la energía y la fuerza nuclear. La porción total de consumo de energía a nivel mundial que se atribuye al petróleo se proyecta para permanecer inalterada durante el periodo 2002-2020 a cerca de 40%. La participación del petróleo en el mercado no aumenta porque se espera que los países en muchas partes del mundo opten por usar gas natural y otros combustibles, en especial para la generación de electricidad. Asimismo, se proyecta un incremento anual en el consumo mundial de petróleo de 2.3% durante el periodo de proyección de 20 años, de 75 millones de barriles por día en 1999 a 120 millones de barriles por día en el 2020.

Factores políticos y económicos Desde 1950, el consumo de energía en Estados Unidos aumentó de manera considerable. Sin embargo, en dos periodos se presentó un importante declive, uno que empezó en 1973 y el otro en 1979. Los dos episodios fueron resultado del tumulto político en el Medio Oriente y la influencia creciente de la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP). En la figura 9.11 se muestran estas tendencias en Estados Unidos, las cuales refle-

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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Mundial 4 000

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Aumento en el uso de la energía En el año 2002, el consumo mundial de energía era de alrededor de 9 405 millones de toneladas métricas de petróleo, lo cual equivale a un incremento de 30% desde 1985. De este total, los combustibles fósiles convencionales —petróleo, gas natural y carbón— facturaron por casi 90%. Más de la mitad de la energía mundial es consumida por los 25 países que son miembros de la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE). Estos países (Australia, Nueva Zelanda, Japón, Canadá, México, Estados Unidos y los países de Europa) son, excepto México, las naciones más desarrolladas del mundo. En la última década, el consumo de energía en los países de la OCDE se ha elevado en forma moderada (ligeramente 1% por año) mientras el crecimiento económico ha continuado. También se ha generado un cambio hacia las economías basadas en los servicios, con industrias de energía intensiva que mueven a los países no afiliados a la OCDE. En contraste, en países que están avanzando económicamente, el consumo de energía está aumentando a una tasa más rápida (cerca de 4% por año). Se espera que este modelo continúe y los países con economías emergentes requieran cada vez más energía. No obstante, un segmento de la economía mundial ha tenido un declive en el uso de energía; por ejemplo, los países de la anterior Unión Soviética presentan una disminución de más o menos 25% en los últimos 10 años. (Ver figura 9.10.)

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1970

Es posible describir los cambios en el consumo de energía que han ocurrido a lo largo de la historia. Sin embargo, para hacer un análisis de las tendencias en el uso de la energía, es necesario tomar en cuenta la economía, la política, las actitudes públicas y muchos otros factores.

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1965

Tendencias en el consumo de energía

Millones de toneladas métricas de petróleo equivalente

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jan las estructuras de consumo en toda Norteamérica. La misma tendencia ocurrió en Europa Occidental, Japón y Australia, produciendo un retraso del crecimiento mundial en el consumo de energía. Varios factores contribuyeron a estos declives; por ejemplo, el incremento de los precios del petróleo y todas las otras formas de energía forzaron a los negocios y a los individuos a volverse más concientes de la energía y de los esfuerzos para conservarla. De 1970 a 1983, la cantidad de energía utilizada para la calefacción de casas en Estados Unidos decreció 20%. Algunas reducciones comparables ocurrieron en Dinamarca, Alemania Oriental y Suecia. Sin embargo, desde 1970, el consumo de energía se ha incrementado en Norteamérica y Europa. De forma semejante a la estabilización de su uso en 1973 y 1979, los incrementos desde 1980 son atribuidos al precio del petróleo. En 1979, el petróleo se vendía a casi 40 dólares por barril. Pero, al iniciar 1980, el precio se desplomó y, en 1998, el hidrocarburo se vendía a 15 dólares por barril. Cuando Irak invadió Kuwait en agosto de 1990, los precios subieron dramáticamente, pero disminuyeron cuando las hostilidades llegaron a su fin. Durante los años ochenta, con los costos de energía en declive, las personas en Nor-

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1960

Incremento del precio OPEP

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Incremento del precio OPEP

Millones de toneladas métricas de petróleo equivalente

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1990

2000

Año

Figura 9.11 Cambios en el consumo de energía en Estados Unidos. El consumo de energía en Estados Unidos aumentó gradualmente hasta 1973, cuando los países de la OPEP incrementaron el precio del petróleo. La elevación del precio redujo el consumo. Una acción similar en 1979 produjo otra disminución. Sin embargo, desde 1983 el consumo se ha incrementado de manera constante. Fuente: Datos de BP Statistical Review of World Energy, 2003.

teamérica y Europa dejaron de preocuparse por estos asuntos y, entonces, utilizaron más energía para calefacción y enfriamiento de sus casas y edificios, usaron más aparatos del hogar y compraron automóviles más granos que determinan el uso de la energía son la estabilidad política en los lugares del mundo en donde se suministra petróleo y el precio de ese recurso. La inseguridad también lleva a un incremento de los precios; no obstante, los gobiernos pueden manipular los costos

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por medio de modificaciones en los impuestos, subsidios y otros medios. La conducta del consumo de energía de la mayoría de las personas es motivada por la economía, en lugar de que se busque usar sabiamente los recursos. Durante los últimos años, los precios del petróleo a nivel mundial han sido muy volátiles. En 1999, los consumidores fueron beneficiados por los precios que cayeron a 10 dólares por barril, como resultado de una

sobreoferta causada por la baja demanda de petróleo en el sureste de Asia, luego de que esta región sufrió una recesión económica y en Norteamérica y Europa Occidental se vivía un caluroso invierno. En el 2000, sin embargo, el precio mundial del petróleo tuvo un gran despunte, alcanzando un máximo diario de 37 dólares por barril, una tasa nunca vista desde la Guerra del Golfo Pérsico en 1990-1991. Los altos precios se debieron a una apretada producción de la OPEP y de algunos países clave no pertenecientes a esta organización, como Rusia, México y Noruega. Además, las compañías de petróleo no quisieron comprometer el capital para la especialización y los esfuerzos de desarrollo porque les dio miedo retornar a los precios bajos. La inquietud en el Medio Oriente también afectó la volatilidad del precio. En el 2000, el mundo industrializado también fue impactado por el alto precio del petróleo a nivel mundial. Asimismo, las preocupaciones en Estados Unidos por una situación semejante a la del invierno anterior, de escasez de combustible para el hogar en el Noreste, llevó a la administración Clinton a permitir el acceso a la industria a los más de 30 millones de barriles de crudo de las Reservas Estratégicas de Petróleo de la nación. Sin embargo, para el 2001, el precio del petróleo de nuevo cayó. Así, el retroceso de la economía mundial y las temperaturas invernales templadas determinaron los precios del hidrocarburo durante los próximos cinco años. La guerra en Irak, que empezó en marzo de 2003, llevó a un incremento inmediato en el precio del petróleo que continuó a lo largo de 2004.

PARTE TRES

Energía

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Vehículos que utilizan combustible alternativo En la actualidad, la electricidad es la única opción de emisión cero que está disponible para los vehículos; no obstante, muchos expertos creen que otros combustibles también son viables en la reducción de emisiones contaminantes, ya que incluso la generación de electricidad en las plantas de energía tiene consecuencias. A continuación se presentan algunas de las opciones.

Hidrógeno Estado:

Gas natural comprimido (GNC)

Todavía está en una etapa experimental. Los vehículos (fuel cell) podrían ser impulsados por células de combustible de hidrógeno o por máquinas que queman gas. Su uso a gran escala está a una distancia de por lo menos una década.

Estado:

Ventajas:

Miles de vehículos de combustible circulan en las carreteras estadounidenses. La producción masiva de GNC por lo menos tendrá que esperar un par de años.

Ventajas: • Es el suministro sustancial de gas natural en Estados Unidos. • Es fácil, pero muy caro, convertir los automóviles convencionales de gasolina a GNC. • Más barato: equivale a comprar la gasolina a 70 centavos de dólar el galón.

Desventajas: • Requiere tanques pesados y voluminosos. • Las estaciones públicas de reposta tienen un alto costo de construcción. • Rendimiento más bajo y alcance más corto que los vehículos de gasolina.

• Es un combustible de alta energía que aumenta el rendimiento del vehículo. • El suministro del combustible es relativamente ilimitado cuando se produce con agua; en la actualidad se hace de gas natural. • No produce ningún anhídrido carbónico, el gas culpable del calentamiento global.

Desventajas: • Muy explosivo, aunque finalmente podría ser menos peligroso que la gasolina. • Es costoso y difícil de producir. • Su almacenamiento también es costoso.

Beneficios de las emisiones: • Su producción a partir de agua que requiere de la energía solar y, por lo tanto, emplea una celda de combustible, representa una tecnología de emisiones cero.

Beneficios de las emisiones: • Su combustión es 80% más limpia que la gasolina.

Combustible Metanol/Flex

Propano Estado:

Estado:

Se utiliza ampliamente en el transporte de todo el mundo.

Algunos vehículos pesados —incluso 354 autobuses operados por la Autoridad de Transporte Metropolitano de California del Sur— funcionan con metanol puro. Además, cerca de 10 000 vehículos de combustible flex que funcionan con una combinación de metanol-gasolina circulan ahora por los caminos estadounidenses.

Ventajas:

Ventajas: • Puede hacerse de gas natural (98% de la producción actual) y proviene de fuentes renovables. • Sólo requiere de cambios moderados en los dispositivos de gasolina y la infraestructura de abastecimiento. • El octano supera a la gasolina, ya que proporciona 5% más de rendimiento.

Desventajas: • Altamente corrosivo. • Contiene energía más baja que la gasolina y requiere tanques de combustible más grandes. • Su costo es ligeramente superior al de la gasolina.

• Está comprobado que es un combustible económico. • Su infraestructura de reposta pública puede estar en el lugar de producción. • No es tóxico; por ello, los tanques de almacenamiento están exentos de las regulaciones ambientales.

Desventajas: • Los suministros son limitados en comparación con otras alternativas. A lo sumo, podría reemplazar 10% de la gasolina. • Es muy inflamable. Beneficios de las emisiones: • Por lo menos es 50% más limpio que la gasolina convencional. Fuentes: Datos de la Junta de los Recursos del Aire de California, Comisión de Energía de California, Distrito de Dirección de Calidad del Aire de la Costa Sur, Ward’s Communications, Ford Motor Company., General Motors, Chrysler y Coalisión de Gas LP.

Beneficios de las emisiones: • Una mezcla de 85% de metanol tiene una combustión de 30 a 50% más limpia en comparación con la gasolina pura; por lo tanto, los vehículos de metanol puro son potencialmente más limpios.

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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Todos los organismos vivos requieren de un suministro constante de energía; asimismo, ésta tiene una gran importancia en la sociedad. Existe una correlación directa entre la cantidad de energía usada y la complejidad de una civilización. En las culturas antiguas la madera proporcionó la mayor parte de la energía y los materiales de construcción. Sin embargo, el amplio uso de la madera en las áreas densamente pobladas producirá la escasez de este recurso en el futuro. Tiempo después, los combustibles fósiles reemplazaron a la madera como primera fuente de energía. Éstos se formaron de los restos de plantas, animales y microorganismos que vivieron hace aproximadamente 300 millones de años. El consumo de combustibles fósiles junto con la invención de máquinas ahorradoras de trabajo originó la Revolución Industrial, la cual impulsó a las sociedades orientadas a la tecnología que hoy forman parte del mundo desarrollado.

La invención del automóvil ocasionó cambios importantes en el estilo de vida de las personas y provocó un mayor consumo de la energía. Debido a la gran dependencia que tienen las sociedades modernas del petróleo como fuente de energía, los países de la OPEP, que controlan la mayor parte del petróleo mundial, pueden fijar el precio de este recurso a través de una acción colectiva. En todo el mundo, las actividades residenciales y comerciales, así como la industria, el transporte y los servicios eléctricos requieren de la energía. No obstante, debido a factores financieros, políticos y otros, las naciones difieren tanto en la cantidad de energía como en la forma que usan la energía. En general, los países ricos utilizan grandes cantidades de energía y los países pobres usan mucho menos. Los analistas aseguran que la demanda mundial de energía se incrementará de manera considerable y que la cantidad usada por los países que están en proceso de industrialización será mucho mayor que la de las naciones desarrolladas.

Problema-análisis

fuel cell serán eléctricos, los vehículos eléctricos híbridos son una transición lógica, puesto que mucha de la tecnología necesaria para los híbridos podría usarse para los fuel cell. En la actualidad, los vehículos eléctricos híbridos usan motores eléctricos para un manejo a baja velocidad y un dispositivo de combustión interna que proporciona la potencia extra necesaria para alcanzar velocidades superiores en la carretera. Aunque todavía usan petróleo, los híbridos incrementan la distancia en millas de gas en alrededor de 25%. La tecnología que respalda al gas del híbrido combina el uso de un dispositivo de combustión interna con un motor eléctrico y una batería. Mientras que una computadora dentro del vehículo decide cuándo usar el dispositivo, el motor eléctrico o una combinación de ambos. En los vehículos convencionales cerca de 17% de la eficiencia del combustible se pierde durante el ocio del tráfico o por las luces de frenado. El dispositivo de gas híbrido no necesita seguir funcionando en esas ocasiones, ya que es ahí donde su motor eléctrico toma control. La batería se recarga cuando los interruptores del automóvil regresan al dispositivo de gas y, en un proceso llamado frenando regenerador, la energía cinética del automóvil es capturada durante el frenado y se almacena como energía electroquímica en la batería. Puesto que el dispositivo de combustión interna sólo funciona a altas velocidades, por lo general es menor, pesa menos y consume menos combustible que los dispositivos de vehículos convencionales. Aunque Toyota y Honda han vendido vehículos eléctricos híbridos desde 1999, tiene pocos años que los fabricantes estadounidenses comenzaron a pensar en producirlos. En 1993, recibieron 50% de los fondos del Departamento de Energía para desarrollar la tecnología del vehículo eléctrico híbrido y producirlo para el mercado en 2003. Sin embargo, para la fecha tope en el año 2003, no se produjo ningún auto. Ford ofreció un híbrido SUV en 2004; DaimlerChrysler se programa para producir una pickup en 2005 o 2006 y General Motors la fabricará en 2007.

¿Son los vehículos híbridos la solución? En muchas áreas metropolitanas las emisiones de los automóviles son la causa principal de los problemas en la calidad del aire. Por ello, un incremento en la eficiencia con la cual la energía química del combustible es convertida para el movimiento de automóviles reduciría en gran medida la contaminación atmosférica. Además, como las fuentes de combustibles fósiles son limitadas y en el futuro se volverán menos disponibles, una mayor eficiencia extenderá los suministros. Para disminuir la contaminación también se han sugerido algunas modificaciones a los automóviles; por ejemplo, reducir el peso del vehículo usando materiales más ligeros y de perfil aerodinámico son técnicas que se han empleado durante muchos años. Sin embargo, para reducir el consumo de energía (incrementar la eficiencia de la energía), se requieren técnicas más innovadoras. Para empezar el movimiento, se requiere de un vehículo que esté parado (acelerar), y toma una cantidad igual de energía detener el vehículo una vez que está en movimiento (disminuir la velocidad). Los dispositivos de combustión interna operan de forma más eficaz cuando transitan a una velocidad específica (rpm) y trabajan a la menor eficacia cuando el vehículo acelera o disminuye la velocidad. Por lo tanto, usar un dispositivo de combustión interna para acelerar contribuye significativamente a la contaminación atmosférica. Cuando los frenos se utilizan para detener el vehículo, la energía cinética poseída por el vehículo en movimiento se convierte en calor en el sistema de frenando. Así, la energía que se ha usado para acelerar el vehículo simplemente se pierde en forma de calor cuando éste se detiene. Además, en las áreas metropolitanas, es común que los autos pasen mucho tiempo en el tráfico; el detener y avanzar provoca las condiciones que reducen el traslado eficaz de la energía química del combustible a la energía cinética de girar las ruedas. Hoy, la industria automotriz reconoce que los vehículos de las generaciones futuras serán propulsados por celdas de combustible de hidrógeno que generan directamente electricidad y combinan el hidrógeno con el oxígeno. Sin embargo, el vehículo fuel cell (compartimiento de un tanque de combustible) aún está a muchos años de volverse el vehículo de uso estándar; además, su costo es muy alto porque la tecnología todavía está en desarrollo. Pero antes de que la tecnología y la infraestructura en vías de desarrollo bajen los costos de los vehículos fuel cell, es probable que la próxima generación de automóviles sea el vehículo eléctrico híbrido (VEH). Como los autos

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• ¿Si el vehículo eléctrico híbrido tiene tantas ventajas, por qué no todos manejamos uno? • ¿Por qué piensa usted que las compañías automotrices americanas han sido lentas para comercializar un vehículo eléctrico híbrido? • ¿Qué es más importante para usted, la economía del combustible o la potencia? • En la actualidad, el gobierno estadounidense proporciona un incentivo fiscal a quien compre un vehículo eléctrico híbrido, ¿deben mantenerse estos subsidios para los vehículos eléctricos híbridos?

PARTE TRES

Energía

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Términos clave combustibles fósiles 172 Revolución Industrial 172

Preguntas de repaso 1. ¿Por qué el Sol logró proveer toda la energía requerida para las necesidades humanas antes de la Revolución Industrial? 2. ¿Qué requerimientos de energía tiene una civilización además del alimento? 3. ¿Por qué algunos países eran incapaces de usar las tecnologías desarrolladas durante la Revolución Industrial? 4. ¿Qué factores propiciaron el cambio de la madera al carbón como fuente de energía? 5. ¿Cómo eran las necesidades de energía durante la Segunda Guerra Mundial? ¿Por qué se incrementó el consumo de gas natural? 6. ¿Qué papel juega la regulación gubernamental en los cambios de consumo de gas natural y petróleo?

7. ¿Por qué gran parte del gas natural primero fue producido como residuo? 8. ¿Cuál fue el uso inicial del petróleo? ¿Qué factor único fue responsable de un rápido incremento en el consumo de petróleo? 9. Liste los tres propósitos para los que una civilización usa la energía. 10. ¿Por qué la OPEP es importante en la economía del mundo? 11. Proporcione ejemplos de cómo los eventos políticos y económicos afectan los precios de la energía y su uso.

Pensamiento crítico 1. Imagine que usted es un historiador que escribe sobre la Revolución Industrial, pero también tiene nuevos conocimiento de ciencia ambiental y su perspectiva personal. ¿Qué tipo de historia escribiría sobre el desarrollo de la industria en Europa y Estados Unidos? ¿Sería una historia de triunfo, de tragedia o de algún otro tipo? ¿Por qué? 2. ¿Cuáles serían algunos de los efectos de elevar los impuestos de la gasolina en Estados Unidos a la tasa que la mayoría de los europeos pagan por este combustible? ¿Por qué? ¿Qué piensa usted sobre esta posibilidad? 3. Algunas personas aseguran que el precio de la gasolina en Estados Unidos es artificialmente bajo porque no toman en cuenta todos los costos de producción y uso. Si usted tuviera que dedu-

cir el “verdadero” costo de la gasolina, ¿qué factores tomaría en cuenta? 4. ¿Cómo ha cambiado la forma de ver a los automóviles en Estados Unidos? ¿Usted cree que, en conjunto, estos cambios son positivos o negativos? ¿Qué futuro espera al uso del automóvil en ese país? ¿Cómo puede lograrse? 5. La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) controla casi 80% de las reservas conocidas de petróleo. ¿Qué consecuencias políticas y económicas tiene esta organización? ¿Tiene algún efecto en el uso a nivel mundial de la energía? 6. ¿De qué manera el consumo proyectado de energía afectará la política mundial y económica, dadas las preocupaciones actuales sobre el calentamiento global?

www.mhhe.com/enger10e

Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Fuentes convencionales de energía

Energía sostenible

El petróleo, el carbón y el gas como fuentes de energía

Contaminación del aire

Energía nuclear

CAPÍTULO 9 Energía y civilización: patrones de consumo

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Fuentes de energía

Contenido del capítulo Fuentes de energía Recursos y reservas Formación de combustible fósil Carbón Petróleo y gas natural

Problemas relacionados con el uso de combustibles fósiles Uso del carbón Uso del petróleo El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico y el uso del petróleo Uso del gas natural

Fuentes renovables de energía Energía hidroeléctrica Energía producida por las olas Energía geotérmica Energía eólica Energía solar Conversión de la biomasa Combustible de leña Residuos sólidos

Conservación de la energía

• Explicar la manera en que los diversos métodos de extracción del carbón pueden tener un impacto negativo en el medio ambiente. • Explicar por qué en algunas áreas se utiliza la extracción superficial del carbón y en otras la extracción subterránea. • Explicar por qué en la actualidad es más costoso encontrar y producir petróleo que en el pasado. • Comprender por qué los métodos de recuperación secundaria se desarrollaron para incrementar la proporción de petróleo y de gas natural obtenidos de los depósitos. • Reconocer el hecho de que el transporte del gas natural sigue representando un problema en algunas áreas del mundo. • Explicar por qué es limitada la cantidad de energía suministrada por la energía hidroeléctrica. • Describir la forma en que la energía eólica, geotérmica y por olas se utilizan para producir electricidad.

• Comprender que la energía eólica, geotérmica y por olas se presentan sólo en las áreas con características geológicas o geográficas apropiadas. • Describir el uso de la energía solar en sistemas de calentamiento pasivo, sistemas de calentamiento activo y en la generación de electricidad. • Comprender que la leña combustible es una fuente importante de energía en muchas partes del mundo en vías de desarrollo, y que la escasez de este material es común. • Describir el potencial y las limitaciones de la conversión de la biomasa y de la combustión de residuos como fuentes energía. • Reconocer que la conservación de la energía puede reducir de manera sustancial la necesidad de fuentes adicionales de energía.

Economía del hidrógeno

Problema-análisis. Percepciones públicas de la energía Perspectiva global Recursos potenciales de petróleo en el mundo, pág. 189 Desarrollo de la energía en China, pág. 200 La Presa de las tres gargantas, pág. 217

Objetivos Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Distinguir entre recursos y reservas. • Identificar la turba, el lignito, el carbón bituminoso, y el carbón antracita como etapas en el proceso de la formación del carbón. • Comprender que el gas natural y el petróleo se forman a partir de antiguos depósitos marinos.

1983 El uso mundial de petróleo fue de 2 933 millones de toneladas de petróleo (MTPE) y 1 683 MTPE para el gas. 1983 El costo promedio de la electricidad generada por energía eólica fue aproximadamente de 44 centavos (en dólares de 2003) por kilowatt/hora. 1983 Algunas compañías automotrices o de servicios buscaron abiertamente la celda combustible como una fuente de producción de energía. 1984 La capacidad fotovoltaica global fue menor a 200 megawatts.

2004 El uso mundial de petróleo y gas fue de 4 297 MTPE para el petróleo y 3 100 MTPE para el gas. 2004 El costo promedio de la electricidad generada por energía eólica fue de alrededor de 4 a 6 centavos (en dólares de 2003) por kilowatt/hora (en lugares con buenos vientos). 2004 Cada compañía automotriz importante en Estados Unidos, Europa y Japón contaba con un programa activo de celda combustible. 2004 La capacidad fotovoltaica excedió a los 2 200 megawatts.

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Fuentes de energía En el capítulo 9 se abordó el desarrollo histórico del consumo de energía y la forma en que el avance de las civilizaciones estuvo estrechamente vinculado con la disponibilidad y explotación de la energía. Los nuevos procesos de fabricación dependían de fuentes de energía confiables. El desarrollo de la tecnología se aceleró en el siglo XX. Entre 1900 y 2003 el consumo de energía a nivel mundial se incrementó a un factor de 16, la cantidad de los productos fabricados aumentó casi 40 veces, pero la población sólo se triplicó. (Ver tabla 10.1.) Las fuentes de energía que las naciones industrializadas utilizan más comúnmente son los combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas natural, los cuales suministran casi 90% de la energía comercializada en el mundo. Los combustibles fósiles, que se formaron hace cientos de millones de años, son una acumulación de moléculas orgánicas ricas en energía producidas por organismos debido a la fotosíntesis efectuada hace millones de años. Por lo tanto, es posible concebir a los combustibles fósiles como energía solar almacenada y concentrada. La tasa de formación de combustibles fósiles es tan baja que no se producirá una cantidad significativa en el transcurso de la historia humana. Estos recursos se conocen como fuentes no renovables de energía debido a que los estamos usando mucho más rápido de lo que tardan en producirse y a que la cantidad de este material es finita. Llegará el momento en que las demandas humanas agoten las reservas carboníferas, de petróleo y de gas natural. Aparte de los combustibles fósiles no renovables, existen numerosas fuentes renovables de energía, las cuales se reabastecen a sí mismas o están presentes de manera continua como una característica del sistema solar. Algunas formas de energía renovable se denominan energía perpetua. Por ejemplo, en las plantas, la fotosíntesis convierte la energía luminosa en energía química. Dióxido Biomasa ⫹ Agua ⫹ Energía → (energía ⫹ Oxígeno de solar carbono química)

Esta energía es almacenada en las moléculas orgánicas de la planta, como madera, almidón, aceites u otros compuestos. Cualquier forma de biomasa —planta, animal, alga u hongo— tiene su origen en la energía del sol. Dado que la biomasa está en constante producción, es una forma de energía renovable. En tanto, la energía solar, geotérmica, y la producida por las mareas, son fuentes renovables de energía debido a que están disponibles de manera continua. Así, cualquiera que se haya tendido bajo el sol, haya visto un

CAPÍTULO 10

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Fuentes de energía

Tabla 10.1

Población mundial, producción económica y consumo de combustible fósil

Población (miles de millones)

Producto mundial bruto (2 000 trillones de dólares)

Consumo de combustible fósil (miles de millones de toneladas de carbón equivalente)

1.6 2.5 6.2

0.6 2.9 36.0

1 3 16

1900 1950 2003

Fuente: Datos del CIA World Fact Book.

Energía nuclear (7%) Carbón (24%)

Petróleo (38%)

Gas natural (22%)

Energía renovable (9%)

Figura 10.1 Todas las fuentes de energía.

El uso de fuentes de energía no renovable, como los combustibles fósiles y la energía nuclear, hoy en día sobrepasa en gran medida al uso de recursos renovables en el mundo industrializado.

geiser o un manantial de agua caliente, o haya surfeado en las olas, ha experimentado estas formas de energía. Existen grandes progresos en el uso de las fuentes renovables de energía, como la calefacción y enfriamiento de los hogares y negocios por medio de la energía solar; sin embargo, se deberán afrontar retos técnicos, económicos y culturales antes de que la energía renovable logre satisfacer un porcentaje significativo de las demandas energéticas humanas. La figura 10.1 muestra las proporciones de las fuentes energía renovable y no renovable que se utilizan en el mundo actual.

Recursos y reservas Al analizar los depósitos de recursos no renovables, como los combustibles fósiles, es preciso diferenciar entre los depósitos que se pueden extraer y los que no. Desde el punto de vista técnico, un recurso es una sustancia que se presenta de manera natural para el uso de los humanos, y que se puede ex-

traer potencialmente mediante la tecnología del momento. Mientras que las reservas son depósitos conocidos, a partir de los cuales se pueden extraer materiales de manera rentable con la tecnología existente pero bajo ciertas condiciones económicas. Es importante comprender que las reservas constituyen un concepto económico que está estrechamente vinculado con la cantidad total de un material presente en el mundo. Por lo tanto, las reservas son más pequeñas que los recursos. (Ver figura 10.2.) Ambos términos se utilizan cuando se analiza la cantidad de depósitos minerales o de combustibles fósiles que un país tiene a su disposición. Pero, cuando la diferencia entre estos conceptos no es bien entendida, pueden presentarse grandes confusiones. La cantidad total de un recurso, tal como el carbón o el petróleo, cambia sólo en relación con la cantidad usada cada año. La cantidad de una reserva también sufre modificaciones por los avances en la tecnología, el descubrimiento de nuevos depósitos y la variación económica.

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Más económico

Menos económico Actualmente no es económico Mejor conocido

Extracción económica

Depósitos identificados

RESERVAS

SO R U EC R S

Sin descubrir pero existentes Menos conocido

Figura 10.2 Recursos y reservas.

Cada término se refiere a la cantidad del recurso presente. Las reservas son aquellos depósitos conocidos que pueden obtenerse de manera rentable mediante la tecnología actual y bajo las condiciones económicas del momento. Las reservas se muestran en la esquina superior derecha de este diagrama. Mientras más oscura sea la esquina, más valiosa será la reserva. Los recursos son cantidades mucho más grandes que comprenden depósitos sin descubrir y depósitos que en la actualidad no pueden utilizarse de manera rentable, a pesar de que parezca factible hacerlo si la tecnología o las condiciones del mercado cambian.

Fuente: Adaptado del Buró de Minas de Estados Unidos.

No obstante, pueden presentarse grandes cambios en la cantidad de reservas, mientras que los recursos permanecen casi constantes. Cuando leemos acerca de la disponibilidad de los combustibles fósiles, es preciso recordar que la energía es necesaria para extraer el material deseado de la tierra. Si el material está disperso o es difícil de alcanzar, su extracción será más costosa. Si el costo de extraer o procesar un combustible es mayor que su valor de mercado, nadie lo producirá. Además, si la cantidad de energía usada para producir, refinar y transportar un combustible es mayor que su energía potencial, éste no se producirá. Para explotar tal recurso será necesario un rendimiento neto de energía utilizable. Sin embargo, en el futuro, la nueva tecnología o los precios cambiantes permitirán la extracción de algunos combustibles fósiles que en la actualidad no son rentables. Si esto ocurre, tales recursos serán reclasificados como reservas. Para ilustrar mejor el concepto de reservas y la manera en que la tecnología y economía influyen en su magnitud, observemos la historia del petróleo. Se dice que en la antigua China fue donde se empezó a utilizar el petróleo como combustible. El único hidrocarburo disponible para ellos era la pequeña cantidad

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que la naturaleza desprendía hacia afuera de la tierra. Estas filtraciones representaban tanto las reservas conocidas así como los recursos de petróleo en aquellos tiempos. Transcurrieron cerca de 2000 años antes de que las reservas de petróleo se incrementaran de manera importante. Cuando el primer pozo petrolero estadounidense fue perforado en Pennsylvania en 1859, aumentó en gran medida el estimado de la cantidad de este recurso en la Tierra. Entonces, se presentó un incremento repentino en las reservas petroleras conocidas. En los años que siguieron, se descubrieron nuevos depósitos. Las técnicas mejoradas de perforación condujeron al descubrimiento de depósitos petroleros más profundos; además, la perforación en altamar estableció la ubicación del petróleo por debajo del suelo marítimo. En este momento, tanto los depósitos profundos como los encontrados en ultramar se añadieron a la dimensión estimada de recursos petrolíferos en el mundo. Sin embargo, no necesariamente se sumaron a las reservas debido a que no siempre era rentable extraer el recurso. Con los avances en los métodos de perforación y bombeo, así como con los incrementos en los precios del petróleo, se volvió rentable obtenerlo de muchos de estos depósitos. Al vol-

verse económica la extracción, estos pozos se reclasificaron como reservas. La cantidad de reservas de combustibles fósiles estaba en un estado de flujo constante. Por ejemplo, en 1973, muchos pozos fueron cerrados debido a que no era rentable la extracción del petróleo, que aún a nivel de tierra de estos pozos, era costosa y no estaba incluida en la categoría de reserva. Además, durante los embargos petroleros de 19731974 y 1979-1980, los precios aumentaron cuando algunos miembros de la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) redujeron su producción. Con el incremento en los precios del petróleo, estos pozos se volvieron rentables, y este recurso fue reclasificado como reserva. Entonces, en la década de los ochenta, se produjo un excedente en la producción debido a los altos precios originados por el embargo, que a su vez causó un incremento en la producción mundial. En consecuencia, los precios cayeron, muchos de estos pozos fueron nuevamente clausurados y el petróleo no se clasificó más como parte de las reservas. (Ver figura 10.3.) A excepción de 1990 y 1991, cuando Irak invadió Kuwait, el precio del petróleo en la década de los noventa fue relativamente estable. Sin embargo, para el final de esta década, los precios del petróleo una vez más se elevaron. Desde 1999, los precios comenzaron a ascender y, para la primera mitad de 2001, se habían elevado por encima de 40 dólares por barril, cuando sólo dos años antes un barril costaba 12 dólares. Representantes de Estados Unidos se reunían a menudo con líderes de la OPEP con la esperanza de que dado su incremento en la producción de petróleo, se redujera el precio en las gasolineras estadounidenses. Para el verano de 2000, un galón de gasolina excedía a dos dólares en muchas partes de Estados Unidos; es decir, el doble del precio del año anterior. Respecto a este agudo incremento en los precios se dieron muchas explicaciones; por ejemplo, que las reservas de gasolina y petróleo eran bajas. Además, con escasas existencias de petróleo crudo y gasolina, los refinadores comenzaron a comprar estos recursos en un mercado con pocas reservas, lo cual se tradujo en precios más altos. Al mismo tiempo, las refinerías, presionadas por los altos precios del crudo, no estaban operando a su máxima capacidad; incluso, para la primavera de 2002, en promedio las refinerías estaban trabajando a 85% de su capacidad, en comparación con cerca de 92% en la misma temporada un año atrás. Además de las cuestiones de la oferta, las compañías petroleras se quejaban de que

PARTE TRES

Energía

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Recursos potenciales de petróleo en el mundo El petróleo es un recurso finito no renovable; por lo tanto, algún día se agotará. Las principales preguntas acerca de cuándo se acabará este recurso giran en torno al precio, a las tasas de uso y a la frecuencia con la cual se realizan nuevos descubrimientos. En 2003, la Evaluación Geológica Estadounidense (USGS, por sus siglas en inglés) publicó una estimación de los recursos petroleros potenciales en el mundo. El reporte confirma un aumento en los recursos de gas y petróleo sin descubrir en el mundo, con un incremento de 20% en el petróleo y una ligera baja en el gas natural. Esta evaluación estima el volumen de petróleo y gas, exclusivamente en Estados Unidos, que quizá se pueda agregar a las reservas mundiales en los próximos 30 años. Asimismo, la evaluación indica que existe más petróleo en el Medio Oriente, en las áreas marítimas de África occidental y la parte oriental de Sudamérica que lo que se había reportado anteriormente; en cambio, hay menos petróleo y gas en Canadá y México, así como volúmenes significativamente más bajos de gas natural en la ex Unión Soviética. Con la evolución de la tecnología y los nuevos conocimientos de los sistemas petroleros, la estimación del petróleo mundial de 2003 de la USGS es la primera en su tipo en proporcionar al mundo un fundamento geológico riguroso para la estimación de recursos energéticos aún sin descubrir. Estos resultados tienen implicaciones importantes para la fijación de precios de los energéticos, así como para las políticas, la seguridad y el balance de los recursos globales.

La estimación proporciona un panorama de la información actual acerca de la ubicación y abundancia de los recursos de petróleo y de gas sin descubrir. Tal visión general brinda a los geólogos de exploración, a economistas e inversionistas, un retrato general de las áreas del mundo en las que es más probable encontrar recursos de gas y de petróleo en el futuro. Desde 1981, el último de tres estudios mostró un ligero incremento en el volumen combinado de reservas identificadas y recursos sin descubrir. En el reporte USGS de 2003, el mundo se dividió en aproximadamente 1 000 provincias petroleras, basadas principalmente en factores geológicos y agrupadas en regiones. Las estimaciones del crecimiento de las reservas se basaron en los siguientes aspectos: • Al progresar la perforación y producción dentro de los campos descubiertos, se encontraron nuevos depósitos antes desconocidos. • Los avances en la tecnología de exploración hicieron posible identificar nuevos objetivos dentro de los campos existentes. • Los avances en la tecnología de perforación hicieron posible la recuperación de petróleo y gas que no se habían considerado como recuperables en las estimaciones iniciales de reservas. Para ver el reporte completo, diríjase a la página principal de USGS en Internet: www.usgs.gov.

las nuevas reglas ambientales que regían la fabricación de gasolina contribuyeron al incremento en los precios de ésta en las gasolineras. Para el verano de 2004, el precio del galón de gasolina en Estados Unidos había disminuido al nivel de 1999. Esta disminución fue resultado de una recesión económica global, de la desunión de la OPEP y de los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001 en Nueva York. Sin embargo, para finales de 2004, el precio de un barril de petróleo ascendió nuevamente a más de 50 dólares por barril. Tal vez la única certeza en la fijación de precios para la gasolina es su continua incertidumbre.

Miles de millones de barriles de petróleo

1000 0

800

600

400

200

0

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 Años

Figura 10.3

Cambios en las reservas de petróleo. La figura muestra los cambios en las reservas petroleras en un periodo de 20 años. Las variaciones que ocurrieron en 1987 y 1989 son producto de los cambios en la rendición de informes, no de los nuevos descubrimientos. Además, desde 1989 los nuevos descubrimientos y revisiones han igualado al consumo. Por lo tanto, las reservas se han mantenido casi constantes.

Fuente: Datos del BP Statistical Review of World Energy, junio de 2004.

CAPÍTULO 10

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Fuentes de energía

Formación de combustible fósil Los combustibles fósiles son restos de organismos que estuvieron vivos alguna vez y que fueron preservados y alterados como resultado de las fuerzas geológicas. Sin embargo, existen diferencias significativas en la

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Europa 12.7%

Norteamérica 26.2%

Ex Unión Soviética 23.4% China 11.6% Asia (excepto China) 9.8%

África 5.6% Latinoamérica 2.2%

Medio Oriente 0.2% Australia y las Islas del Pacífico 8.3%

Figura 10.4 Reservas carboníferas recuperables en el mundo, 2003. El porcentaje indica las reservas de carbón en diferentes partes del mundo. Este carbón puede ser recuperado bajo las condiciones económicas locales y mediante la tecnología disponible. Fuente: Datos del BP Statistical Review of the World Energy, 2004.

formación de carbón en comparación con el petróleo y el gas natural.

Carbón Hace 300 millones de años muchas regiones de la Tierra estaban cubiertas por pantanos tropicales de agua dulce. Las condiciones de estos pantanos favorecieron un crecimiento extremadamente rápido de plantas, lo cual produjo grandes acumulaciones de material. Debido a que este material se encontraba debajo del agua, fue imposible su descomposición y se formó una masa esponjosa de material orgánico denominada turba. Los depósitos de turba de musgo son 90% agua, 5% carbono y 5% materiales volátiles. En algunas partes del mundo como Irlanda, Latvia y algunas regiones de Rusia, la turba se corta, se seca y después se usa como combustible. Sin embargo, debido a su alto contenido de agua, es considerada como un combustible de baja graduación. Debido a los cambios geológicos en la Tierra, los océanos sumergieron algunos de los pantanos que contenían turba. El material de las plantas acumulado en los pantanos, se cubrió entonces por sedimento. El peso del material de la planta, más el peso del sedimento en la parte superior originó una forma más dura de carbón de baja graduación conocido como lignito, el cual contiene menos

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agua y una proporción más alta de materiales combustibles. Gracias al bajo espesor del sedimento superficial, al calor de la Tierra y al transcurso del tiempo geológico, el lignito se transforma en carbón bituminoso (suave). El cambio principal de carbón lignito a bituminoso consiste en una reducción en el contenido de agua, de más de 40% a casi 3%. Si el calor y la presión continúan a través del tiempo, una parte del carbón bituminoso cambiará a carbón de grado duro conocido como antracita, el cual es aproximadamente 96% carbono. Los depósitos carboníferos actuales fueron creados mediante esta combinación de eventos, que ocurrieron durante cientos de millones de años. Cabe agregar que la mayor parte del mundo cuenta con yacimientos de carbón. (Ver figura 10.4.)

Petróleo y gas natural Como el carbón, el petróleo y el gas natural son productos del pasado. Es probable que se hayan originado a partir de organismos marinos microscópicos que, cuando murieron, se acumularon en el fondo del océano y fueron enterrados por sedimentos; entonces, su descomposición liberó pequeñas gotas de petróleo. De manera gradual, el sedimento cenagoso formó rocas conocidas como esquisto, las cuales contenían gotas de petróleo dispersas. A

pesar de que el esquisto es común y contiene una gran cantidad de petróleo, su explotación es difícil ya que el hidrocarburo no es concentrado. Las condiciones que resultan adecuadas para la formación de depósitos petroleros se presentan cuando se forma una capa de roca porosa, denominada arenisca, en la parte superior del esquisto contenedor del petróleo, además de una capa impermeable de roca en la parte superior de la arenisca. Por lo general, el petróleo atrapado no existe como masa líquida sino como una concentración dentro de los poros de la arenisca, donde se acumula debido a la presión del agua y el gas que la obligan a salir del esquisto. (Ver figura 10.5.) Es más probable que estos cúmulos de petróleo se presenten cuando las capas de la roca se pliegan debido a las fuerzas geológicas. El gas natural, como el carbón y el petróleo, se forma a partir de restos fósiles. Si el calor generado dentro de la Tierra alcanzó altas temperaturas, el gas natural se pudo haber formado junto con o en lugar del petróleo. Esto debió ocurrir al transformarse el material orgánico en hidrocarburos más ligeros y volátiles (de fácil evaporación) en comparación con los que se encuentran en el petróleo. El hidrocarburo más común en el gas natural es el gas metano (CH4). Asimismo, los hidrocarburos líquidos, el agua y otros gases pueden estar presentes en el gas natural cuando éste es bombeado de un pozo.

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:09:16 PM

Pozo de gas

Las condiciones que produjeron la formación de los depósitos de petróleo y de gas no están distribuidas de manera uniforme en todo el mundo. La figura 10.6 ilustra la distribución geográfica de las reservas de gas natural y petróleo. La explotación de algunos de estos depósitos es fácil pero la de otros no.

Pozo petrolero

Capa de roca impermeable Gas

Problemas relacionados con el uso de combustibles fósiles

Petróleo

Capa de piedra arenisca Agua Esquisto

Como se mencionó anteriormente, más de 90% de la energía comercial del mundo es suministrada por tres recursos no renovables de combustible fósil: carbón, petróleo y gas natural. El carbón provee cerca de 24%, el petróleo casi 40% y el gas natural cerca de 25%. Cada combustible tiene ventajas y desventajas y requiere técnicas especiales para su producción y uso.

Figura 10.5 Petróleo crudo y depósito de gas natural. La presión del agua y el gas obligan al petróleo y al gas a salir fuera del esquisto e introducirse en la arenisca cubierta por roca impermeable. Fuente: Adaptada con autorización de Arthur N. Strahler, Planet Earth, Copyright © 1972 por Arthur N. Strahler.

80 71.72

90

70

50 40 30

13.78

13.47

3.2

7.31

7.19

5.9

2.6 0

Asia y Australia

China

Norteamérica

Ex Unión Soviética

África

a) Reservas de petróleo (a) Oil Reserves

20 10

3.2

Latinoamérica

0

30

África

10

8.8

40

Medio Oriente

11.9

50

Ex Unión Soviética

13.5

Europa

14.6

Asia y Australia (excepto China)

20

56.7

Europa

60

60

Latinoamérica

70

Norteamérica

Trillones de metros cúbicos

80

Medio Oriente

Miles de millones de toneladas métricas de petróleo

99

100

b) deReserves gas natural (b)Reservas Natural Gas

Figura 10.6 Reservas mundiales de petróleo y de gas natural, 2003.

a) El suministro de petróleo del mundo no está distribuido de manera uniforme. Ciertas áreas del mundo disfrutan de una ventaja económica debido a que controlan vastas cantidades de petróleo. Las reservas se dan en miles de millones de toneladas métricas de petróleo. b) Las reservas de gas natural, al igual que el petróleo y el carbón, están concentradas en ciertas regiones del mundo. Las cifras son en trillones de metros cúbicos.

Fuente: Datos del BP Statistical Review of the World Energy, 2003.

CAPÍTULO 10

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Fuentes de energía

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Elevador Ventilador

Veta de carbón

Cubierta

Pasillo de ventilación

Pasillo de ventilación

Superficie

Pasillo horizontal

Figura 10.7 Explotación superficial.

Vista aérea del sitio de explotación carbonífera por franjas

F&M en el condado de Preston, Virginia.

Uso del carbón El carbón es el combustible fósil más abundante del mundo, pero sólo abastece cerca de 24% de la energía usada. Su calidad es variable y por lo general se clasifica en tres categorías: lignito, bituminoso y antracita. El carbón lignito tiene un alto contenido de humedad y es de naturaleza degradable, esto lo convierte en la forma de carbón menos conveniente. Por su parte, el carbón bituminoso es el más utilizado debido a que es el más abundante y su extracción es la más fácil. Abastece cerca de 20% de los requerimientos energéticos mundiales. El carbón se utiliza principalmente para la generación de energía eléctrica y otros fines industriales. Para la mayoría de los usos, el carbón antracita es el más adecuado debido a que proporciona mayor energía que los otros tipos, y su combustión es la más limpia. No obstante, la antracita no es tan común, y por lo general es más costosa porque se encuentra a mayores profundidades y es difícil de obtener. El carbón debe ser extraído, ya que su formación es resultado de la acción de las altas presiones y temperaturas sobre el material de las plantas bajo capas de sedimento. Existen dos métodos de explotación carbonífera: la explotación superficial y la explotación subterránea. La explotación superficial (explotación por franjas) implica la remoción del material localizado en la parte superior de una veta de carbón, denominada cubierta, para obtener el carbón subyacente. (Ver figura 10.7.) Por lo general, el carbón se explota de manera

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superficial cuando la cubierta tiene menos de 100 metros de espesor (328 pies). Este tipo de extracción es eficiente debido a que se consigue la mayor parte del carbón de una veta y su operación es rentable incluso para una veta de un espesor de medio metro. Por estas razones, la explotación superficial produce la mejor utilización de las reservas de carbón. Los avances en los métodos y el desarrollo de equipo más avanzado han incrementado la actividad de explotación superficial en Estados Unidos, de 30% de la producción de carbón en 1970 a más de 60% en la actualidad. Esta tendencia al incremento de la explotación superficial también se ha presentado en Canadá, Australia y la ex Unión Soviética. Si la cubierta es espesa, la extracción superficial resulta muy costosa. En estos casos, el carbón debe ser extraído a través de la explotación subterránea. Existen dos maneras de llegar a una veta de carbón muy enterrada: en la primera, en terreno plano donde la veta yace por debajo de una cubierta espesa, el carbón se alcanza mediante un pozo vertical. (Ver figura 10.8a.) En la segunda, en áreas montañosas donde la veta por lo general sale a la superficie a lo largo del lado de una colina, el carbón se obtiene por medio de una apertura de perforación de mina. (Ver figura 10.8b.) La extracción, transportación y uso del carbón como fuente de energía presenta varios problemas significativos. Por ejemplo, la extracción superficial causa estragos en el paisaje porque la cubierta superior del suelo es

Veta de carbón

Pasillo de ventilación

a) Pasillo vertical

Cubierta

Pasillo horizontal

b) Mina de pasaje secundario

Figura 10.8

Explotación subterránea.

Si la cubierta es demasiado espesa para permitir la explotación superficial, se debe utilizar la explotación subterránea. a) Si la veta no está expuesta, se cava un pozo vertical para alcanzar el carbón. b) En las áreas montañosas, si la veta está expuesta, se utiliza una mina de pasaje secundario en la cual los mineros pueden entrar por un lado de la colina.

removida para tener acceso al carbón. Es posible minimizar este problema mediante la restitución del área a su estado original después de que las operaciones de extracción se han concretado. (Ver figura 10.9.) Sin embargo, la restitución pocas veces, si es que lo hace alguna vez, regresa la tierra a su nivel previo de productividad. El costo de la restitución se transmitirá al consumidor en forma de precios más altos del carbón. En cambio, los métodos de extracción subterránea no causan tantos trastornos en el ambiente superficial, pero si la mina se colapsara, se presentaría un hundimiento de la tierra. Además, grandes cantidades de desechos son colocados alrededor de la entrada de la mina debido a los residuos que se tienen que separar del carbón. La salud y la seguridad son cuestiones importantes relacionadas con la explotación del carbón, la cual es una de las tareas más peligrosas en el mundo. Esto es particularmente cierto en la explotación subterránea, ya que muchos

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:09:17 PM

a)

b)

Figura 10.9 Restauración de la superficie de explotación. a) Esta fotografía muestra una gran área que fue superficie de explotación en la cual se hizo un poco de trabajo de restauración del terreno. Los surcos creados por la actividad de explotación pasada son muy evidentes, y se realizó un esfuerzo mínimo para reforestar el terreno. En contraste, b) es un ejemplo de restauración efectiva de la superficie de explotación. Los lados del corte se han escalonado y se le plantaron árboles. El mantillo también fue repuesto y el terreno plano es ahora un prado productivo.

mineros sufren de la enfermedad de pulmones negros, un padecimiento respiratorio producido por la acumulación de pequeñas partículas de polvo de carbón en los pulmones de los mineros. Estos residuos de carbón inhiben el intercambio de gases entre los pulmones y la sangre. Los costos de salud y las pensiones por muerte relacionadas con la enfermedad de los pulmones negros representan costos indirectos de la explotación del carbón. Debido a que estos costos son pagados parcialmente por el gobierno federal, su precio total no se refleja en el precio del recurso sino que es cubierto por los contribuyentes en forma de impuestos federales y primas de salud más altas. Debido a que el carbón es voluminoso, su transporte representa un problema. En general, el carbón se adquire a menor precio cerca de donde se produce. El ferrocarril es la forma más económica de transportar el carbón de la mina. Sus costos incluyen el gasto de construcción y mantenimiento de los vagones, así como el precio de la energía requerida para mover las largas filas de carros ferrocarrileros. En algunas áreas, la carga de carbón se transfiere de los trenes a los barcos. La extracción carbonífera y el transporte generan grandes cantidades de polvo de carbón, que al ser desprendidas en la atmósfera, así como en los sitios de carga y descarga, pueden causar graves problemas de contaminación del aire. Si se utilizan barcos o carros de ferrocarril para transportar carbón, se debe hacer un gasto para limpiar el área antes de que otro tipo de bienes se puedan transportar. En algunos casos es posible moler y mezclar el carbón con agua para formar una mezcla que se bombea a través de tuberías. Esto ayuda a aliviar un poco el problema de contaminación del aire sin ser una causa importante de contaminación del agua.

CAPÍTULO 10

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Fuentes de energía

Además, la combustión del carbón libera millones de toneladas métricas de material a la atmósfera y es responsable de millones de dólares por daños causados al medio ambiente. La combustión del carbón para la generación eléctrica es la principal fuente de este tipo de contaminación. Debido a que el carbón es un combustible fósil formado de restos de plantas, contiene azufre que está presente en las proteínas de las plantas originales. El azufre está asociado con el drenaje ácido de mina y la contaminación del aire. El drenaje ácido de mina ocurre cuando la acción combinada del oxígeno, agua y cierta bacteria ocasiona que el azufre en el carbón forme ácido sulfúrico, el cual puede filtrarse fuera de la veta de carbón aun antes de que éste sea extraído. Sin embargo, el problema empeora cuando el carbón se extrae y la cubierta se quita, porque esto permite que las lluvias arrastren el ácido sulfúrico a las corrientes. En algunos casos, las corrientes se vuelven tan ácidas que sólo pueden mantener a ciertas especies de bacterias y algas. En la actualidad, muchos países regulan la cantidad de desbordamientos permitidos de las minas; no obstante, las minas subterráneas y de superficie que fueron abandonadas antes de que se promulgaran estas regulaciones, continúan contaminando el agua. Hoy en día, una forma de contaminación por ácido denominada lluvia ácida se está convirtiendo en un serio problema. La lluvia ácida ocurre cuando el carbón se quema y los óxidos de azufre se liberan en la atmósfera, lo cual produce la acumulación de partículas formadas de ácido. Cada año, más de 150 millones de toneladas métricas de dióxido de azufre son liberadas en la atmósfera. Este problema se analiza con mayor detalle en el capítulo 17.

La liberación de dióxido de carbono debido a la combustión del carbón se ha vuelto una cuestión trascendental en los años recientes. Asimismo, las cantidades cada vez mayores de dióxido de carbono en la atmósfera están implicadas de manera significativa en el calentamiento global. Ante esta situación, los ambientalistas sugieren que se reduzca el uso del carbón, ya que otros combustibles fósiles (petróleo y gas natural) producen menos dióxido de carbono para un monto equivalente de energía. Debido a que el carbón es difícil de transportar y muchas veces contiene un alto contenido de azufre que produce contaminación atmosférica, las personas están buscando fuentes alternativas de combustible. Las opciones más comunes al carbón son el petróleo y el gas natural.

Uso del petróleo El petróleo posee muchas características que lo hacen superior al carbón como fuente de energía. Su extracción ocasiona menos daños ambientales en comparación con la explotación carbonífera. Además, es una fuente más concentrada de energía que el carbón, su combustión ocasiona menos contaminación, y puede trasladarse fácilmente mediante tuberías. Estas características lo convierten en un combustible ideal para los automóviles. Sin embargo, a menudo es difícil de encontrar. Hoy en día, los geólogos utilizan una serie de pruebas para localizar formaciones subterráneas que puedan contener petróleo. Cuando un área probable es identificada, se perfora un pozo de pruebas para determinar si en realidad el petróleo está presente. Debido a que muchas zonas de fácil explotación ya se han cerrado, la perforación ahora se concentra en

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Torre de perforación

Oficinas de la tripulación

Océano

Fondo marino

Piernas de la plataforma incrustadas en el fondo del mar Pozos perforados direccionalmente

a) Capa impermeable de roca

Figura 10.10

Perforación en alta mar. Una vez que la plataforma de perforación

está asegurada al piso oceánico, es posible construir varios pozos para obtener gas o petróleo.

Depósito de petróleo y gas

Capa impermeable de roca

Depósito de petróleo y gas

Fuente: b) Instituto estadounidense del petróleo.

Depósito de roca

Depósito de roca

b)

cantidades más pequeñas de petróleo en sitios menos accesibles, lo cual significa que el costo de este recurso de los más recientes hallazgos es más alto que el de las fuentes más grandes y fáciles de localizar del pasado. Al ser más difícil encontrar los yacimientos de petróleo en tierra, los geólogos han ampliado su búsqueda al suelo oceánico. Sin embargo, la construcción de plataformas de excavación en mar abierto puede costar millones de dólares. Para reducir el costo, en una sola plataforma se pueden encontrar hasta 70 pozos. (Ver figura 10.10.) El total de las reservas mundiales de petróleo en 2003 fue estimado aproximadamente en 1.100 miles de millones de barriles. De éstos, más de la tercera parte se encuentran en los países de la OPEP, y más de la mitad están en 4 países del Medio Oriente, Arabia Saudita, Irak, Kuwait e Irán. Uno de los problemas de la explotación del petróleo es cómo sacarlo del subsuelo. Si

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la presión de gas o agua asociada con un yacimiento de petróleo es grande, el petróleo es impulsado a salir a la superficie cuando se excava un pozo. Pero cuando la presión natural no es lo suficientemente grande, el petróleo debe ser bombeado hacia la superficie. La tecnología disponible sólo permite que una tercera parte del petróleo en tierra sea extraído. Esto significa que dos barriles de petróleo se dejan en tierra por cada barril producido. En la mayor parte de los campos petroleros, se utiliza la recuperación secundaria para rescatar más petróleo. Los dos métodos de recuperación secundaria comprenden el bombeo de agua o gas dentro del pozo o hasta incendiar la roca impregnada de petróleo para licuar el petróleo espeso. En la medida que se incrementen los precios del petróleo, se necesitarán métodos de recuperación secundaria más agresivos y costosos. El procesamiento del petróleo crudo para proporcionar productos útiles genera varios

problemas. Por ejemplo, el petróleo, como sale de la tierra, no está listo para usarse, debe ser refinado. Los diferentes componentes del crudo se puedan separar y recolectar mediante la aplicación de calor al petróleo en una torre de destilación. (Ver figura 10.11.) Después de la destilación, los productos pueden ser refinados aún más por medio de la destilación secundaria y el “cracking”. En este proceso, el calor, la presión y los catalizadores se utilizan para producir un porcentaje más alto de compuestos menos volátiles, como el diesel y aceites de caldera. Es posible, dentro de ciertos límites obtener muchos productos de un barril de petróleo. Además, los petroquímicos del crudo sirven como materia prima para una variedad de compuestos sintéticos. (Ver figura 10.12.) Sin embargo, en todas estas actividades de procesamiento es probable que ocurran desprendimientos accidentales o rutinarios que pueden ocasionar contaminación

PARTE TRES

Energía

1/24/06 3:09:20 PM

Fracción gaseosa

6 barriles

Gas combustible, propano, butano, gas licuado

3 barriles

Compuestos petroquímicos

Planta de polimerización

Gasolina sin refinar 45 barriles

Reformador catalítico

Gasolina

Nafta Queroseno

Gasolina reformada

Gasóleo Horno

8 barriles

Gasóleo pesado

Tanques mezcladores de gasolina Combustible queroseno de chorro Aceite diesel

22 barriles

100 barriles de petróleo crudo

Craqueador catalítico

Residuo Torre de destilación

Aceite de caldera Gasolina catalítica 16 barriles

Aceite combustible residual y lubricantes, asfalto y hulla

Figura 10.11 Procesamiento del petróleo crudo.

Es posible obtener una gran variedad de productos a partir de la destilación y refinación del petróleo crudo. Un barril de crudo produce poco menos de la mitad de un barril de gasolina. Esta figura muestra los numerosos pasos en el proceso de refinación y la variedad de productos que se obtienen del crudo.

Fuente: Man, Energy and Society por Earl Cook. ® 1976 por W. H. Freeman and Company. Con autorización.

atmosférica o del agua. La petroquímica, es la industria que más contribuye a la contaminación del aire. Los impactos ambientales de la producción, transportación y uso del petróleo son un poco diferentes a los del carbón. Los derrames petroleros en los océanos han tenido una amplia cobertura en los medios de comunicación. Sin embargo, estos derrames accidentales representan sólo un tercio de la contaminación producida por la transportación del petróleo. Por fortuna, el número de estos percances ha ido en descenso a lo largo de las dos décadas pasadas. Así, en 1985 se reportó un derrame de petróleo de 15 500 toneladas métricas; en 2003 esa cifra fue de 5 680 toneladas métricas. Cerca de 60% de la contaminación petrolera en los océanos es resultado de las operaciones rutinarias de transporte. Además, los derrames de petróleo en tierra pueden contaminar los suelos y el agua subterránea. Mientras que la evaporación de productos de petróleo y la combustión incompleta de combustibles fósiles contribuyen a la contaminación del aire. Estos problemas se analizan con mayor detalle en el capítulo 17.

El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico y el uso del petróleo El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico (ANWR, por sus siglas en inglés) ha pro-

CAPÍTULO 10

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Fuentes de energía

Figura 10.12 Materiales sintéticos basados en el petróleo.

Estos artículos comunes en el hogar son producidos a partir de químicos derivados del petróleo. A pesar de que los petroquímicos representan sólo cerca de 3% de cada barril de crudo, son extremadamente rentables para las compañías petroleras.

vocado una gran controversia durante varios años. Los ambientalistas tienen el rol principal en este asunto, ya que buscan preservar la región como territorio salvaje; pero también han intervenido: el estado de Alaska, que financia una porción importante de sus actividades con dividendos provenientes de la producción del petróleo; los residentes de Alaska, quienes reciben un pago de dividendos por los ingresos

petroleros; las compañías petroleras, que desean realizar perforaciones en el refugio; y los miembros del Congreso, que ven las reservas petroleras de la región como cuestiones económicas y políticas importantes. En 1960, 3.6 millones de hectáreas (8.9 millones de acres) fueron reservados como Ámbito nacional de vida silvestre del Ártico. En 1980, la promulgación de la Ley de con-

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servación de tierras de Alaska expandió el ámbito de la reserva a 8 millones hectáreas (19.8 millones de acres) y estableció 3.5 millones de hectáreas (8.6 millones de acres) como territorio salvaje. La ley también renombró el área como Refugio nacional de vida silvestre del Ártico. A nivel internacional, existen implicaciones en esta ley. El Refugio colinda con el Parque nacional Yukón en el norte de Canadá. Muchos animales, en particular los miembros de la manada del puercoespín caribú, cada año atraviesan la frontera debido a su migración regular. Estados Unidos está obligado, por tratado, a proteger estas rutas migratorias. La ley prescribe que se requiere la autorización específica del Congreso para realizar tanto perforaciones petroleras como el desarrollo de otras actividades que puedan tener lugar en el valle costero del Refugio. El valle costero tiene la mayor concentración de vida silvestre, es el lugar de nacimientos del puercoespín caribú, y tiene un gran potencial para la producción de petróleo. En cada caso, la posible autorización ocasionó un choque de tres fuerzas: la protección ambiental, el desarrollo económico y el beneficio político. Además, existen grandes diferencias de opinión dentro de cada grupo de interés en conflicto. Algunos ciudadanos de Alaska apoyan la explotación; otros se oponen a ella. Los esquimales Inupiat, que viven a lo largo de la costa norte de Alaska, en su mayoría están a favor de la perforación de pozos en ANWR. Los Inupiat creen que los ingresos provenientes del petróleo y las cuotas por la renta de la tierra a las compañías petroleras elevarán sus niveles de vida. En contraste, otra tribu de nativos americanos en la región, los Gwich’in, que viven en la franja meridional del Refugio, se oponen a la explotación. Argumentan que las perforaciones impactarán la migración del caribú que se lleva a cabo en esta área cada otoño y, por lo tanto, el suministro de alimentos para sus familias también resultará afectado. Los miembros del Congreso están divididos de manera similar. Aun los miembros del Departamento del Interior han proporcionado una declaración sobre los puntos en conflicto, así como de los riesgos y beneficios de realizar perforaciones petroleras en el Refugio. En 1998, el secretario del Interior, según las recomendaciones del presidente Bill Clinton, despejó el camino para el desarrollo petrolero en la pendiente norte de Alaska. Según el plan, cerca de un tercio del área de estudio —4.6 millones de acres— en la orilla noroeste de la reserva federal no tendrían límites para la explotación. De esta manera, 4 millones de acres de la reserva nacional de petróleo del

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gobierno, al oeste de los campos petroleros de la Bahía Prudhoe, serían puestos en arrendamiento para su explotación. Algunos de estos contratos permitirían sólo la perforación direccional debido a que el valle necesita ser protegido. En 2000, la Administración de Información sobre Energía (EIA, por sus siglas en inglés) lanzó un reporte acerca de la producción potencial de petróleo sobre el valle costero de la ANWR. La región del valle costero, que comprende aproximadamente 8% de los 7.7 millones de hectáreas (19 millones de acres) de la ANWR, es una depresión geológica en tierra potencialmente productiva y la más grande sin explorar en Estados Unidos. La decisión de permitir la exploración y desarrollo depende del Congreso estadounidense. En 2002, el presidente George W. Bush confirmó su apoyo para la explotación. El reporte EIA estimó la probabilidad de 95% de que al menos 5 700 millones de barriles de petróleo técnicamente recuperable aún no descubierto se ubiquen en la planicie costera de la ANWR. Asimismo, existe una probabilidad de 5% de que al menos 16 mil millones de barriles de petróleo sean recuperables. El reporte afirma que una vez que el recurso haya sido descubierto, más de 80% del petróleo técnicamente recuperable será desarrollado comercialmente a un precio de 25 dólares por barril (el petróleo costaba 25 dólares por barril en julio de 2002). Su valor en dólares en 2002 podría ubicarse entre los 125 mil millones y 350 mil millones. Las compañías petroleras han afirmado en repetidas ocasiones que el crudo se puede recuperar sin poner en peligro la vida silvestre o el frágil ecosistema del Ártico. En tanto, los conservacionistas argumentan que ninguna parte de la reserva se debe explotar cuando las mejoras en los energéticos podrían reducir la demanda. Además, aseguran que la excavación en la reserva dañaría el hábitat de millones de aves migratorias, caribúes y osos polares. Sólo el tiempo decidirá qué opinión, si es el caso, es la correcta.

Uso del gas natural El gas natural, la tercera fuente más importante de energía combustible fósil, suministra 25% de la energía mundial. Las operaciones de perforación para obtener el gas natural son similares a las utilizadas para el petróleo. De hecho, de un pozo se puede extraer tanto petróleo como gas natural. Al igual que en el caso del crudo, se emplean los métodos de recuperación secundaria que bombean aire o agua dentro de un pozo, a fin de obtener la cantidad máxima de gas natural de un

depósito. Después del procesado, el gas es conducido a través de tuberías al consumidor para su uso. El transporte de gas natural sigue representando un problema en algunas partes del mundo. En el Medio Oriente, México, Venezuela y Nigeria, los pozos están tan lejos de los consumidores que las tuberías no son prácticas, de manera que una gran parte del gas natural es quemado en los pozos como producto de desecho. Sin embargo, se han estudiado nuevos métodos de transporte para el gas natural, así como su conversión en otros productos. A una temperatura de –162 °C (–126 °F), el gas natural se vuelve líquido y tiene sólo 1/600 del volumen de su forma gaseosa. Se han diseñado tanques para transportar el gas natural licuado del área de producción al área de demanda. En 2003, más de 170 mil millones de metros cúbicos (6 000 mil millones de pies cúbicos) de gas natural fueron trasportados en varios países como gas natural licuado. Esta cantidad representa cerca de 6.5% del gas natural consumido en el mundo. De esa suma, tan solo Japón importó 80 mil millones de metros cúbicos (2 800 mil millones de pies cúbicos). Al incrementarse la demanda de gas natural, la cantidad de sus residuos disminuirá y se emplearán nuevos métodos de transportación. Los precios más altos harán rentable el transporte del gas natural a mayores distancias entre los pozos y los consumidores. Una preocupación acerca de la transportación del gas natural licuado son los accidentes que puede ocasionar la explosión de los tanques. Otro proceso más seguro convierte el gas natural en metanol, un alcohol líquido que se transporta en esa forma. De los tres combustibles fósiles, el gas natural es el que menos estragos provoca al medio ambiente. Un pozo de gas natural no produce residuos antiestéticos, no obstante pueden existir problemas locales de olores. A excepción del peligro de una explosión o incendio, el gas natural no entraña daños al medio ambiente durante el transporte y, dado que su combustión es limpia, casi no produce contaminación del aire. Los productos de esta combustión son el agua y el dióxido de carbono; sin embargo, este último contribuye al calentamiento global, tema analizado en el capítulo 17. A pesar de que el gas natural se utiliza principalmente como energía calorífica, tiene otros usos, como el de la fabricación de petroquímicos y fertilizantes. El metano contiene átomos de hidrógeno que se combinan con el nitrógeno del aire para formar

PARTE TRES

Energía

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amoniaco, que se utiliza como fertilizante. Más de dos terceras partes de las reservas de gas natural del mundo se localizan en Rusia y en el Medio Oriente. De hecho, más de un tercio de las reservas totales se encuentran en 10 enormes campos; seis están en Rusia y el resto en Qatar, Irán, Argelia y los Países Bajos. De 1985 a 2003 la producción mundial de gas natural se elevó en más de 56%. Debido a que las reservas de petróleo han sido localizadas por debajo del Mar del Norte, varios países europeos (Reino Unido, Noruega y los Países Bajos) tienen cantidades considerables de gas natural. Durante la escasez de petróleo en la década de 1970, estas naciones incrementaron su uso de gas natural para compensar el incremento en el costo del petróleo. Esta tendencia aún continúa; por lo tanto, el consumo de gas natural se ha incrementado en 55% de 1985 a 2003.

Eólica (.05% de decremento neto en el área forestal al año

>.05% de incremento neto en el área forestal al año

Nota: el mapa muestra la ubicación de los bosques de los países que tienen las tasas más altas y las más bajas de cambio neto en el área forestal. Otros bosques se muestran en verde más claro. Cambio anual en el área forestal, 1990-2000 Región

Áreas no tropicales

Cambio anual –14.2 millones de hectáreas (aproximadamente el área territorial de Iowa) +1.7 millones de hectáreas

Mundo

–12.5 millones de hectáreas

Áreas tropicales

Figura 12.3 Cambios en el área forestal.

Las áreas en rojo son los bosques que se pierden a una tasa mayor de 0.5% al año. Las áreas en café se están incrementando a una tasa superior al 0.5% anual. Sin lugar a dudas, la mayoría de los bosques tropicales en Centroamérica, África y en gran parte de Asia se están perdiendo mientras que las áreas no tropicales están sosteniéndose a sí mismas o creciendo. La tabla muestra el área real de terreno afectado.

Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.

árboles a lo largo de la corriente, ésta se calentará debido a la exposición creciente a la luz del sol. Esto también puede tener consecuencias adversas en las poblaciones de peces. El proceso de tala de árboles y de transporte de la leña también provoca disturbios en la vida silvestre del área. Los caminos necesarios para transportar el equipo y la madera representan un problema especial. Los viajes constantes sobre estos caminos eliminan la vegetación y exponen el suelo desnudo a una erosión más rápida. Además, cuando los caminos no están ubicados y construidos de manera apropiada, eventualmente se convierten en barrancas que sirven

CAPÍTULO 12

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como canales para el flujo de agua. La mayoría de estos problemas ambientales se puede minimizar mediante el diseño de caminos y métodos de cosecha adecuados. En muchas partes del mundo, la construcción de caminos madereros incrementa el acceso al bosque y produce la colonización de campesinos “precaristas” que buscan limpiar las áreas para fines agrícolas. Los caminos también permiten que los cazadores furtivos tengan un acceso mayor a la vida silvestre del bosque. Por último, la naturaleza “silvestre” del área es destruida, lo cual provoca una pérdida del valor para muchos que gustan de

Cuestiones sobre biodiversidad

visitar bosques maduros para la recreación. Asimismo, un área recién talada no es agradable a la vista, mientras que las carreteras y otros cambios, muchas veces irreversibles, alteran el carácter silvestre del área.

Implicaciones ambientales de los diferentes métodos de cosecha Una de las prácticas más controvertidas de la explotación forestal es la tala total. (Ver figura 12.5.) Como su nombre lo indica, todos los árboles en un área considerable se eliminan. Es un método muy económico de cosecha, pero

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Figura 12.4 Un marsupial especializado, el numbat. Este pequeño mamífero marsupial requiere árboles infestados de hormigas y termitas para su sobrevivencia. Las termitas sirven como alimento, mientras que los leños y las cavidades de las ramas de los árboles les proporcionan lugares para esconderse. Por lo tanto, la pérdida de bosques maduros con árboles enfermos producirá la extinción del numbat. expone el suelo a importantes fuerzas de erosión. Si grandes bloques de tierra se cortan de un solo tajo, es posible desacelerar el reestablecimiento del bosque y tener efectos trascendentales para la vida silvestre. En algunos sitios con ligeras pendientes, la tala total es un método razonable de cosecha de árboles, y el daño ambiental es limitado. Esto es en especial cierto si la frontera del bosque se deja junto a las riberas de las corrientes del área. Las raíces de los árboles ayudan a estabilizar las riberas de las corrientes y retardan las taponaduras por sedimentación. También, la sombra que proporcionan los árboles ayuda a impedir el calentamiento del agua, lo cual es perjudicial para algunas especies de peces. La tala total puede ser muy destructiva en los lugares con pendientes pronunciadas, donde el nuevo crecimiento es lento. Bajo estas circunstancias, es conveniente utilizar la tala total en parches. Con este método, se talan por completo las áreas más pequeñas entre porciones de bosque intactas. Esto reduce muchos de los problemas asociados con la tala total y también ayuda a mejorar las condiciones para las especies de los animales de caza que proliferan en los bosques sucesionales, pero no en los bosques maduros. Por ejemplo, los venados, las gallinas silvestres y los conejos se benefician de una mezcla de bosques maduros y bosques sucesionales de etapas tempranas.

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Los sitios de tala total, donde el crecimiento nuevo o la replantación natural son lentos, necesitan ser repoblados con árboles, lo cual es un proceso denominado reforestación. La reforestación es particularmente importante para muchas especies de coníferas, las cuales, a veces, requieren suelos desnudos para establecerse. Muchos de los árboles caducos brotarán de nuevo de los troncos cortados o crecerán rápidamente de las semillas que descomponen el piso forestal, de manera que la reforestación no es tan importante en los bosques caducos. La tala selectiva de algunas especies de árboles también es posible, pero no es tan eficiente o tan económica como otros métodos, desde el punto de vista de los taladores. Sin embargo, les permite recolectar árboles de alto valor, maduros e individuales sin causar estragos considerables en los ecosistemas forestales en muchos bosques tropicales; los árboles de alto valor, como la caoba, muchas veces se cosechan de manera selectiva. No obstante, se siguen causando daños extensos al bosque por la construcción de caminos, y a los árboles no comerciales debido a que las especies seleccionadas les caen encima.

Inquietudes relacionadas especialmente con la deforestación tropical Los bosques tropicales tienen la mayor diversidad de especies que el resto de los ecosiste-

Figura 12.5

Tala total extensa. Grandes porciones de terrenos talados totalmente pueden producir la pérdida de las especies y la erosión acelerada del suelo.

mas terrestres. La diversa mezcla de especies de árboles requiere técnicas de cosecha diferentes de las utilizadas comúnmente en los bosques templados septentrionales. Además, debido a que los suelos tropicales tienen baja fertilidad y alta erosión, no es tan probable que se regeneren después de la tala como los bosques templados. En la actualidad, pocos bosques tropicales están siendo administrados para una productividad de largo plazo; son talados sólo con base en una economía de corto plazo como si fueran recursos no renovables. La bosques tropicales del mundo están siendo perdidos a una tasa de cerca de 0.6% al año. Muchas preocupaciones han surgido a raíz de la deforestación tropical. En primer lugar, la deforestación de largos trechos de bosque tropical está reduciendo de manera importante la diversidad de las especies del mundo. En segundo lugar, debido a que el bosque tropical atrapa con eficacia la lluvia, impide la rápida inundación y la gran cantidad de agua transpirada a través de las hojas de los árboles tiende a incrementar la humedad del aire; además, la destrucción de estos bosques también puede alterar de manera considerable el clima, y, por lo general, produce un clima más caliente y árido. En tercer lugar, los suelos tienden a la deforestación y a la fácil erosión debido a su propia naturaleza y a las fuertes lluvias. Por último, la gente

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:17:39 PM

muestra preocupación por preservar el potencial de las selvas para atrapar dióxido de carbono. Al llevar a cabo la fotosíntesis, los árboles atrapan grandes cantidades de dióxido de carbono. Esto ayuda a impedir que niveles crecientes de dióxido de carbono contribuyan al calentamiento global. (Ver capítulo 17 para un análisis acerca del calentamiento global y el cambio climático.) Otro factor de complicación es que la población humana está creciendo a ritmo acelerado en las regiones tropicales del mundo. Más personas necesitan mayores cantidades de alimento, lo cual significa que la tierra forestal será convertida en agrícola y se perderá el valor del bosque en cuanto a que proporciona madera y combustible, protección de las cuencas acuíferas, hábitat silvestre, biodiversidad y un almacén de dióxido de carbono.

Ciencia forestal para la plantación Muchas compañías de productos forestales administran las plantaciones del bosque de la misma forma que los agricultores administran cultivos. Plantan especies únicas en bosques añejos y uniformes, con árboles híbridos de rápido crecimiento que han sido desarrollados de la misma forma que los cultivos agrícolas de alto rendimiento. Se aplica fertilizante si es necesario y se controlan la maleza y las plagas. Los incendios a menudo son sofocados y se utiliza la aplicación aérea de pesticidas para terminar con las especies en competencia y las plagas. Tales bosques tienen baja diversidad de especies y no son tan valiosos para la vida silvestre como un bosque más natural que tiene una mezcla de especies. Además, los árboles plantados en muchos bosques administrados son especies exóticas. Los árboles de eucalipto de Australia han sido plantados en Sudamérica, África y otras partes del mundo, y la mayoría de los bosques del norte de Inglaterra y Escocia tienen una mezcla de pinos nativos y especies importadas del continente europeo y de Norteamérica. En estos bosques, que son intensamente administrados, algunas plantaciones de una sola especie maduran hasta el tamaño cosechable en un lapso de 20 años, en lugar de los 100 años típicos que requieren los árboles de los bosques mezclados que son reproducidos de forma natural. Sin embargo, la calidad de los productos madereros es reducida. En muchos de estos bosques, la tala total es el método común de cosecha, y el área talada es replantada de inmediato. Un bosque de especies únicas, maduro y uniforme es ideal para producir madera, pero

CAPÍTULO 12

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no lo es para soportar la amplia variedad de vida silvestre como lo haría un bosque de especies y edades mixtas. Sin embargo, con la planeación apropiada, los árboles se pueden cosechar en parches bastante pequeños para fomentar la presencia de algunas especies silvestres, pero en secciones lo bastante grandes para ser económico. Dado que algunas especies requieren árboles viejos como parte de su nicho, algunos de éstos o parches de madera madura en pie se pueden dejar como refugios para tales especies. Por ejemplo, en los bosques de pinos en el sur de Estados Unidos, el pájaro carpintero de copete rojo, que está en peligro de extinción, requiere árboles de pino enfermos y viejos en los cuales construye sus nidos. (Ver figura 12.6.) Una plantación forestal bien administrada no proporciona estos sitios, pero las compañías de productos forestales en el sudeste de Estados Unidos han acordado modificar las prácticas de silvicultura en sus tierras para permitir la retención de algunos árboles viejos y enfermos que necesitan los pájaros carpinteros. Esto es importante debido a que no existen suficientes hábitats en las tierras de propiedad federal que sean adecuados para proteger a esta ave de la extinción.

Figura 12.6 Necesidades de hábitat para el pájaro carpintero de copete rojo.

Pastizales y prácticas de pastoreo

El pájaro carpintero de copete rojo excava sus nidos en los pinos viejos que padecen de una enfermedad conocida como corazón rojo. Los árboles viejos y enfermos son raros en los bosques intensamente administrados para la obtención de productos de madera. Esta ave se encuentra en peligro de extinción debido a la modificación de su hábitat por la eliminación de los árboles viejos y enfermos.

Los pastizales consisten en muchas tierras áridas y semiáridas del mundo que dan soporte a pastos, mezcla de pastos y arbustos resistentes a las sequías. Estas tierras son demasiado secas para soportar cultivos, pero se utilizan a menudo para la crianza de poblaciones de baja densidad de animales domésticos o semidomésticos. En algunos casos, los animales se mantienen de forma permanente en campos abiertos, mientras que en muchos casos, los rebaños nómadas se trasladan de lugar en lugar en busca de pasturas adecuadas. Con frecuencia, los animales son especies introducidas no nativas de la región. Por ejemplo, las ovejas, el ganado y las cabras provenientes de Europa y Asia han sido introducidos en América, Australia, Nueva Zelanda y muchas áreas de África. La conversión de pastizales a pasturas por los animales domesticados tiene impactos importantes sobre la biodiversidad. En un esfuerzo por incrementar la productividad de los pastizales, las técnicas de administración logran eliminar específicamente ciertas especies de plantas venenosas o sin utilidad en forma de alimento para los animales de pastoreo, o se pueden plantar ciertos pastos que no son nativos del área. En algunos casos, los anima-

les nativos son reducidos si representan una amenaza para el ganado, debido a que son depredadores o porque pueden transmitir alguna enfermedad. Además, los hábitos selectivos de alimentación del ganado tienden a reducir determinados tipos de especies y de plantas nativas, y a la vez alientan el crecimiento de otras. Debido a que las lluvias son bajas y muchas veces impredecibles, es importante regular el número del ganado en el pastizal. En áreas donde los animales están sobre pasturas permanentes, su número se puede ajustar para adaptarse a la capacidad del pastizal para proporcionar forraje. En muchas partes del mundo, los pastores nómadas sólo trasladan a sus animales de lugares donde el forraje es pobre a sitios que tienen un forraje mejor. A menudo, ésta es una actividad estacional que implica el movimiento de los animales a elevaciones más altas en el verano o a lugares donde las lluvias han caído recientemente. (Ver figura 12.7.) En muchas áreas del mundo donde las presiones de la población humana son grandes, el pastoreo excesivo es un problema severo. Cuando se incrementan las poblaciones,

Cuestiones sobre biodiversidad

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1/24/06 3:17:41 PM

Pastoreo nómada

Cría de ganado en zonas de pastoreo

Figura 12.7 Uso de los pastizales. Las regiones áridas y semiáridas del mundo no soportarán la agricultura sin irrigación. En muchas de estas áreas se puede criar ganado. Los lugares de pastoreo permanentes se presentan donde la lluvia es baja pero regular. Los pastores nómadas utilizan las áreas que tienen lluvias irregulares y espaciadas.

la gente se desespera e intenta pastorear demasiados animales sobre el terreno. También tala los árboles para hacer fuego. Con el pastoreo excesivo una gran cantidad de plantas mueren; además, la erosión del suelo produce una pérdida de fertilidad que reduce la capacidad de la tierra de dar soporte a la vegetación. La tala de los árboles para obtener fuego tiene un efecto similar, pero es especialmente dañina debido a que estos árboles son leguminosos, es decir, son importantes para la fijación del nitrógeno. Su remoción reduce aún más la fertilidad del suelo. Esta utilización excesiva de la tierra produce la transformación del terreno en un ecosistema parecido a un desierto. Este proceso de conversión de tierra árida y semiárida a desierto, debido al uso indebido de los humanos, es denominado desertificación. La desertificación se puede encontrar en todo el mundo, pero es especialmente predominante en el norte de África y en algunas partes de Asia, donde las lluvias

260

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son irregulares e impredecibles, y donde mucha gente practica el pastoreo nómada o son granjeros de subsistencia que están bajo considerable presión para proporcionar alimentos a sus familias. (Ver figura 12.8.)

Pérdida del hábitat en los ecosistemas acuáticos La pérdida del hábitat también representa un problema en los sistemas acuáticos. En estos ecosistemas, gran parte de la recolección está restringida a partes poco profundas del océano, donde los peces que viven en el fondo se pueden conseguir con facilidad. El método típico que se utiliza para recolectar al pez y a los mariscos que viven en la profundidad, implica el uso de redes de arrastre que son redes extendidas a lo largo del fondo. Estas redes capturan varias especies; sin embargo, muchas de éstas no son valiosas en el comercio. Además, las redes de arrastre ocasionan estragos en el piso del suelo y crean condiciones que hacen

más difícil la recuperación de las poblaciones de peces. Por si fuera poco, 25% de la pesca comúnmente consiste en especies que no tienen valor comercial. Éstas se descartan y son lanzadas por la borda, por lo general mueren y su eliminación además altera la naturaleza ecológica del suelo marino. Algunas personas han demandado la prohibición de las redes de arrastre como técnica de pesca debido al daño que producen al fondo del océano. Debido a que la mayoría de los lagos de agua dulce, corrientes y ríos están modificados para la navegación, irrigación, control de inundaciones, o para la generación de energía, pueden alterar el ecosistema natural y cambiar la cantidad o las clases de organismos acuáticos presentes. Estos temas se discuten con mayor detalle en el capítulo 16. En el noroeste del Pacífico, el amplio desarrollo de presas para suministrar energía y ayuda para la navegación ha hecho casi imposible para el salmón adulto emigrar corriente arriba para depositar sus huevos y, para el pez joven, ha dificultado su migración corriente abajo hacia el océano. Las escaleras para los peces y otras técnicas no han sido exitosas para permitir que los peces atraviesen las presas. Como resultado, muchas poblaciones de salmón del Pacífico están cerca de la extinción. La única solución para el problema es eliminar o modificar de manera radical varias presas.

Conversión a urbano y usos industriales Casi 4.3% del territorio de Estados Unidos ha sido convertido en centros urbanos, sitios industriales e infraestructura para el transporte que permite el movimiento de la gente y de los productos a lo largo del país. A pesar de que esto representa un porcentaje relativamente pequeño del territorio estadounidense, las áreas urbanas son las que mayor impacto sufren debido a la actividad humana. Así, una gran porción de estas áreas está cubierta por superficies impermeables que impiden el crecimiento de las plantas y desvían el agua de las lluvias a corrientes locales y ríos. Además, las corrientes y otras características naturales son alteradas para cubrir las necesidades de la gente. La biodiversidad es reducida de manera drástica, y sólo los organismos más adaptables logran sobrevivir en tales escenarios. Muchos sitios industriales están asociados con los centros urbanos, a pesar de que algunas industrias como la minera y la de producción de petróleo y gas natural por lo general se ubican lejos de las ciudades. Sin embargo, su impacto es similar al de un centro urbano. El terreno se altera de tal manera que los ecosistemas naturales son destruidos.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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A nivel mundial, es difícil generalizar el impacto de las ciudades, ya que algunos países están escasamente poblados y los centros urbanos no son la principal parte del panorama; en tanto, otros países se encuentran urbanizados en exceso. No obstante, la tendencia es hacia una urbanización mayor. Por lo tanto, en el futuro, una proporción mayor de todos los países se modificará por el incremento en el tamaño de los centros urbanos y los corredores de transporte que lo soportan. Gran parte del impacto de los centros urbanos se puede reducir con una planeación apropiada del uso de suelo. El capítulo 13 explora con mayor profundidad el tema de la planeación del uso de suelo.

Sobreexplotación

Grado y riesgo de desertificación Alta

Moderada

Desierto existente

a)

b)

Figura 12.8 Desertificación. a) Áreas del mundo donde la desertificación es preponderante. b) Áreas áridas y semiáridas que se pueden convertir en desiertos por el pastoreo excesivo o por prácticas agrícolas sin éxito. La pérdida de la vegetación incrementa la erosión por agua y por viento, incrementa la tasa de evaporación y reduce la cantidad de agua que se infiltra en el suelo. Todas estas condiciones fomentan el desarrollo de áreas parecidas al desierto. Fuentes: Mapa de desertificación mundial de las Naciones Unidas, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), y la Organización meteorológica mundial para la Conferencia de las Naciones Unidas en Desertificación, 1977, Nairobi, Kenia.

CAPÍTULO 12

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Cuestiones sobre biodiversidad

De acuerdo con la Unión de Conservación Mundial, la sobreexplotación es responsable de más de 30% de las especies animales que están en peligro de extinción, y cerca de 8% de las plantas. Los organismos son empleados para una amplia variedad de propósitos. En gran parte del mundo en vías de desarrollo, animales de todos tipos son asesinados y comidos como fuente de proteína. No obstante, utilizamos organismos para muchos fines además del alimenticio. Muchas plantas y animales se usan como ornamentos, las flores son cortadas, las pieles de animales son usadas como vestidos; incluso, algunas partes de animales son utilizadas por sus supuestas cualidades afrodisiacas. En Estados Unidos, muchas especies de cactus están disminuyendo severamente debido a que la gente gusta de tenerlas en sus jardines. En otras partes del mundo, el cuerno de rinoceronte se utiliza para fabricar mangos de cuchillos o se pulveriza y se vende como afrodisiaco. Debido a que algunos consumidores llegan a pagar grandes cantidades de dinero por estos productos, la gente sin escrúpulos está dispuesta a quebrantar la ley y cazar de manera furtiva a estos animales por las rápidas ganancias que pueden obtener. La tabla 12.4 muestra algunos de los organismos, o sus partes, que son altamente cotizados por los compradores. El Fondo para la Vida Silvestre del Mundo estima que el comercio ilegal de animales silvestres produce, a nivel global, de 2 000 millones a 30 500 millones de dólares al año. Estas actividades ya han producido extinciones locales; además, algunas plantas y animales pueden ser un factor que contribuya a la futura extinción de otras especies. La sobreexplotación es un problema serio en varias situaciones. Entre las más severas están la pesca excesiva de la industria

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pesquera, la cosecha no sostenible de la vida silvestre, así como la captura para el comercio de mascotas y para montar acuarios.

Pesca excesiva de la industria pesquera Las Naciones Unidas estiman que 70% de los recursos marinos del mundo son sobreexplotados, son explotados por completo o están en peligro de sobreexplotación al incrementarse el número de industrias pesqueras. La figura 12.9 muestra la cantidad de pescado

Tabla 12.5 Especies internacionales

Precios de especies típicas (tarifas 1990) Precio en dólares

Pitón verde olivo

1 500

Cuerno de rinoceronte Piel de tigre siberiano Carne de tigre Cacatúa Leopardo

Especies de Norteamérica Águila calva

Precio en dólares 2 500

12 500/libra 3 500

Águila de oro Monstruo de Gila

200 200

130/libra

Halcón peregrino

10 000

2 000 8 500

Leopardo de la nieve

14 000

Colmillo de elefante Colmillo de morsa Gorila de montaña

250/libra 50/libra 150 000

Panda gigante

capturado como la cantidad producida por la acuacultura. Si bien, la cantidad de pescado capturado por los pescadores ha permanecido constante desde 1989, el cultivo de peces se ha incrementado. Es importante observar que, para mantener los niveles de producción en la captura de peces marinos, son necesarios métodos más efectivos de captura, así como mayores esfuerzos pesqueros. Otra indicación de que los recursos de la industria pesquera marina están siendo sobre-

3 700

Ocelote 40 000/abrigo Guacamaya imperial de Amazonas 30 000

Oso grizzly Oso grizzly collar de garras

5 000 2 500

Oso polar

6 000

Almohada de pata de oso negro Cornamenta de reno León de montaña Cabra de la montaña Cactus saguaro

150 35/libra 500 3 500

explotados, es el cambio en los tipos de peces que son capturados. La figura 12.10 muestra el cambio en la composición de las especies, tanto para las que viven en el fondo como para las que habitan la superficie de los océanos abiertos. Incluso, la industria pesquera comercial busca comerciar especies de peces que antes eran consideradas como inaceptables por el consumidor. Estas actividades son producto de pesca reducida de las especies deseadas. Ejemplos de peces “de nuevo descubrimiento” en esta categoría son el pez monje y el pez reloj anaranjado. Las especies de peces de océano abierto también están sujetas a la sobreexplotación. Durante la década de los años sesenta, la pesca de anchoas en la costa de Perú era una industria importante; sin embargo, de 1971 a 1972, disminuyó de forma dramática. Se creyó que la sobrepesca era uno de los principales factores de la reducción, lo cual fue agravado por un incremento en la temperatura del agua del área, que impidió que las capas ricas en nutrientes se elevaran a la zona eufótica. Por lo tanto, la productividad en todos los niveles tróficos disminuyó. En la actualidad, la industria pesquera de anchoas peruanas ha repuntado, pero se considera sobreexplotada y no sostenible. (Ver figura 12.10b.)

15 000

Acuacultura El cultivo de peces (acuacultura) se está volviendo cada vez más importante como fuente

Fuente: Datos del Servicio estadounidense de pesca y fauna.

Pesquería de captura y producción de la acuacultura en el mundo

Millones de toneladas métricas

140

Acuacultura

120 Pesquería de captura

100 80 60 40 20 0 1950

1954 1958 1962

1966

1970 1974 1978 1982

1986 1990 1994

1998

Nota: Las cantidades por acuacultura previas a 1984 son estimaciones.

Figura 12.9 Tendencias de la producción pesquera mundial. La cantidad de pescado capturado se incrementó de manera uniforme hasta 1989. Desde entonces, la cantidad ha permanecido constante en términos generales, lo cual indica que la industria pesquera del mundo está siendo explotada a su capacidad. Sin embargo, la acuacultura sigue creciendo de manera que la producción total también va en aumento. Estos datos son cuestionados por muchos, ya que se piensa que China ha mentido en sus estadísticas de producción pesquera. Esto significaría que la industria pesquera podría, en realidad, haber declinado en los años recientes. Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:17:45 PM

Captura mundial del pez que habita en las profundidades 1950-1995 25 Abadejo de Alaska

Millones de toneladas

20

Bacalao del Atlántico

15

Merluza Anguilas de arena

10

Saithe 5 Otras especies 0

1950 1955

1960

1965

1970

1975 1980 Año

1985

1990

1995

a)

Captura mundial del pez que vive en las superficies, 1950-1995 50

Anchoa

Millones de toneladas

40

Arenque del Atlántico

30

Sardina japonesa Sardina sudamericana

20

Macarela de agua dulce

10

Otras especies 0

1950 1955

1960

1965

b)

1970

1975 Año

1980

1985

1990

1995

Figura 12.10 Cambios en las cosechas de pez marino en el mundo, de 1950-1995.

La presión cada vez mayor a la pesca ha producido una reducción significativa en muchas reservas pesqueras tradicionales. Debido a que las especies típicas han sido sobreexplotadas, otras especies menos deseables las han reemplazado. Esto es real tanto para las especies que habitan en el fondo a) como para las que viven en mar abierto b).

Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.

de producción de peces. El cultivo del salmón ha sido en especial exitoso. Esto implica la crianza de diferentes especies de salmón en “corrales” oceánicos, lo cual permite la introducción de alimentos y otras técnicas de manejo para lograr un rápido crecimiento del pez. La producción del salmón en las granjas pesqueras se ha incrementado con rapidez y países como Noruega, Chile, Canadá y Escocia son los principales productores de salmón.

CAPÍTULO 12

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En 1988, menos de 20% del salmón vendido provenía de granjas pesqueras, comparado con más de 60% en 2002. Durante el mismo periodo, la producción silvestre de esta especie ha sido hasta cierto punto constante. No obstante, el método de cultivo para producir pescado no carece de efectos ambientales. La crianza del pez en tales escenarios concentrados produce, en el agua circundante, mayores nutrientes provenientes de alimentos

Cuestiones sobre biodiversidad

sin comer y desechos que los peces liberan, lo cual ocasiona el florecimiento de algas marinas locales que pueden dañar otras pesquerías como la de los mariscos. Además, muchas especies del salmón criadas en granjas no son nativas de las aguas en las cuales son cultivadas y, de forma inevitable, algunos de estos peces escapan. La introducción de especies exóticas tiene un impacto adverso para las especies nativas. Por ejemplo, algunas personas

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se preocupan por las reservas genéticas de los peces criados, ya que muchas poblaciones de salmón silvestre están en peligro de extinción. La introducción de nueva información genética que se escapa y se mezcla con la del pez silvestre puede alterar la configuración genética de las poblaciones silvestres. Desde un punto de vista económico, el incremento en la cantidad del salmón cultivado está reduciendo los precios en la industria del salmón por la captura. En la actualidad, casi 60% de los productos de la acuacultura provienen de los sistemas de agua dulce, y la producción está creciendo con rapidez. La acuacultura de las especies de agua dulce, por lo general, implica la construcción de estanques, los cuales permiten la administración del pez, camarón u otras especies. Esto se puede realizar con un muy bajo nivel de tecnología y es fácil de lograr en áreas poco desarrolladas del mundo. La crianza de los peces es muy pequeña en aguas abiertas, a pesar de que en las etapas inmaduras de muchas especies, éstas se pueden criar en instalaciones especiales (criaderos de peces) antes de que sean liberadas a la vida silvestre. Los impactos ambientales de la acuacultura de agua dulce son similares a los de la acuacultura en los sistemas marinos. Las sobrecargas en nutrientes provenientes de concentraciones de los peces contaminan los cuerpos de agua locales, y el escape de las especies exóticas puede dañar a las especies nativas. Además, este tipo de acuacultura requiere la conversión de la tierra para un nuevo uso. Muchas veces, las tierras implicadas son manglares pantanosos u otros terrenos húmedos que mucha gente considera que se deben proteger. Sin importar las inquietudes ambientales, la productividad de la acuacultura de agua dulce tiene el potencial de proporcionar las proteínas necesarias para una población en crecimiento, de manera que es probable que continúe incrementándose a un ritmo acelerado.

Cosecha no sostenible de vida silvestre y plantas La vida silvestre puede ser cosechada por diferentes razones. La más importante de ellas es la necesidad de alimento en gran parte del mundo. Cualquier animal que pueda ser capturado o matado es usado como alimento. La carne de animales silvestres, a menudo es denominada carne de caza, dado que es “recolectada” en las zonas silvestres. Las estimaciones acerca de la magnitud del problema varían tanto, que

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existe un amplio consenso referente a que la cosecha no es sostenible. Un estimado de la Sociedad de conservación de la vida silvestre es que cerca de 70% de las especies silvestres en Asia y África, y alrededor de 40% de las de Latinoamérica son cazadas de manera no sostenible. Es claro que esta práctica está causando extinciones locales de ciertas especies de vida silvestre. Además, muchas veces son capturadas especies en peligro de extinción, como los chimpancés y gorilas. El comercio de carne de caza y otros productos animales se ha convertido en un problema grave por varias razones: la caza de vida silvestre es parte de todas las culturas de subsistencia, de manera que es considerada una actividad normal; la gente pobre puede ganar dinero al capturar y vender animales silvestres por su carne u otros fines; además, muchas clases de vida silvestre se consideran exquisiteces y están altamente cotizadas en el comercio doméstico y en los restaurantes. Por otro lado, en muchas partes del mundo en vías de desarrollo, las regulaciones concernientes a la preservación de la vida silvestre se ejecutan de manera mediocre o son ignoradas. Asimismo, los caminos asociados con las operaciones de tala en los bosques tropicales dan acceso a la mayor parte del bosque; mientras que la tecnología moderna (pistolas y luces artificiales) permite una ubicación más eficiente y la matanza de animales. La cosecha de animales vivos para el comercio de mascotas y acuarios es un problema importante. Muchas clases de aves, reptiles y peces están amenazadas debido a que son demandados como mascotas. Por lo general, el problema no es la captura aislada de un organismo individual sino el método, el cual puede tener efectos de amplio alcance. Por ejemplo, muchos nidos son destruidos para sustraer las crías de las aves. En el caso de los peces marinos tropicales, muchas veces se utilizan toxinas para aturdir a los peces; si bien pocos individuos valiosos se recuperan, muchos otros mueren. Además, dado que gran parte del mercado de animales exóticos implica la transportación de animales a largas distancias, la tasa de mortandad entre los capturados es muy alta. Las especies silvestres también son cazadas debido a que sus distintas partes pueden tener un valor particular. Por ejemplo, el marfil y las pieles de animales son muy cotizados en muchas culturas como objetos de arte o vestido. También se cree que partes de algunos animales tienen cualidades especiales como propiedades medicinales, y otros son cazados debido a su uso en las prácticas cultu-

rales tradicionales. Por ejemplo, se piensa que los cuernos de rinoceronte son afrodisiacos, y algunas culturas los aprecian como mangos para cuchillos. Estas creencias han producido un comercio rápido de las especies deseadas. La medicina tradicional hace uso de un gran número de diferentes plantas y animales. Cerca de 80% de la población del mundo utiliza medicina cultural tradicional en contraposición con los tratamientos médicos de estilo occidental; por lo tanto, la cosecha de plantas tradicionales medicinales es un problema sustancial en gran parte del mundo. Muchas medicinas utilizadas en estas prácticas son derivadas de las plantas y animales en peligro de extinción; incluso, hay casos en que la recolección de algunas especies de plantas ha producido la reducción en las poblaciones hasta el punto en que las especies se han puesto en peligro de extinción. Por ejemplo, las poblaciones de las plantas ginseng, tanto americanas como asiáticas, han sido reducidas debido a su uso en la medicina tradicional. El hueso de tigre y el cuerno de rinoceronte son importantes para diferentes usos medicinales tradicionales. El comercio de estos productos impone una presión importante sobre las poblaciones de estos animales.

Introducción de especies exóticas La introducción de especies exóticas se produce por diferentes razones, algunas tienen algún propósito, mientras que otras son accidentales. Los motivos para introducir a una especie exótica son muy variados. La mayoría de las plantas y animales importantes desde el punto de vista agrícola son introducciones. Otros organismos fueron introducidos debido a que las personas tenían una estimación por un animal o planta en particular, y muchas plantas fueron introducidas con fines hortícolas. Algunas de estas especies son de fácil control; por ejemplo, la mayor parte de las plantas importantes desde el punto de vista agrícola no se presentan de forma silvestre. En cambio, otras especies llegan de manera accidental, como pasajeros clandestinos en materiales importados. No todas las especies exóticas se convierten en un problema; no obstante, algunos organismos se dispersan de manera amplia y desplazan a las especies nativas. La Unión Mundial de Conservación estima que alrededor de 30% de las aves y 15% de las plantas se encuentran amenazadas debido a que no son capaces de competir con éxito contra las especies exóticas invasoras. En muchas islas, la introducción de ratas ha

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tenido un impacto importante en la anidación de las aves, ya que las ratas se comen los huevos y matan a las crías. La introducción de gatos y zorros en Australia ha producido la reducción de la población de los marsupiales nativos. Los gatos y los zorros son depredadores eficientes de la vida silvestre nativa y provocan la extinción de muchas clases de mamíferos nativos del continente australiano; por ello, algunas especies de marsupiales nativos son confinadas a islas aisladas de la costa donde no se encuentran con estos depredadores. La introducción de enfermedades también ha tenido un impacto considerable en los bosques americanos. Dos enfermedades por hongos en los árboles cambiaron de manera sustancial la naturaleza de estos bosques. La infestación de hongos del castaño y la enfermedad del olmo holandés causaron bajas significativas en el número de olmos americanos. Diferentes clases de insectos también han tenido un efecto sobre la estructura de los ecosistemas; por ejemplo, la polilla americana, que se ha dispersado a lo largo de Norteamérica, tiene una larva que se come las hojas de los árboles de los bosques y altera en gran medida los ecosistemas boscosos debido a que los robles maduros son los más a propensos a morir por la defoliación en comparación con otros árboles del bosque. El escarabajo cornado asiático es un recién llegado a Norteamérica. Fue descubierto en Nueva York en 1996. Su larva se alimenta de la madera de árboles caducos y muchas veces ocasiona su muerte. Estos escarabajos probablemente ingresaron a Norteamérica dentro del material de las cajas de madera provenientes de China. A pesar de que en la actualidad está confinado a pocos lugares en el este de Estados Unidos y Canadá, el escarabajo tiene el potencial de causar gran daño a los bosques caducos de la región, razón por la que los gobiernos de Estados Unidos y Canadá están tomando cartas en el asunto para controlar el problema. El único método para controlar las plagas implica la destrucción de los árboles infectados. Los ecosistemas de agua dulce también han sido afectados de manera radical por las introducciones accidentales e intencionales. El mejillón cebra y la milhojas son dos introducciones accidentales que han causado grandes problemas. Los mejillones cebra fueron descubiertos por primera vez en el lago St. Clair cerca de Detroit más o menos en 1985. Es muy probable que hayan sido liberados a través del agua de lastre de los barcos europeos. El mejillón cebra se ha diseminado a lo largo de gran parte de Estados Unidos del este y la zona adyacente a Canadá en la re-

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a)

c)

d)

b)

e)

Figura 12.11 Especies invasoras.

Las rutas por las que cada una de estas especies ha ingresado a Estados Unidos son diferentes: a), b) La palomilla gitana fue llevada de manera intencional a Estados Unidos y se escapó por accidente. c) Parece que el escarabajo cornado asiático llegó en cajas de madera para embalaje. d) El mejillón cebra llegó en aguas de lastre provenientes de Europa, y e) el milhojas euroasiático llegó como una planta de acuario.

gión de los Grandes Lagos y la vertiente del río Mississippi. Esta especie tiene tres impactos principales: atasca las tuberías de entrada de las plantas de tratamiento de aguas y otros usos industriales; establece su colonia sobre la superficie de los mejillones nativos, lo que muchas veces ocasiona la muerte de estos últimos; y altera los ecosistemas de agua dulce al filtrar demasiado plancton del agua y al permitir que más plantas acuáticas crezcan. La milhojas euroasiática se descubrió por primera vez en Washington, D.C., en la década de 1940, pero desde entonces se ha dis-

Cuestiones sobre biodiversidad

persado a muchos lugares de Estados Unidos y del sur de Canadá. A pesar de que su introducción pudo haber sido intencional, su diseminación se ha producido por la transferencia accidental de los botes, la vida silvestre y la sedimentación. Forma gruesas alfombras en muchos cuerpos de agua que pueden interferir con el tráfico de barcos. La figura 12.11 muestra ejemplos de estos organismos exóticos. La introducción de peces exóticos también afecta en gran medida a los ecosistemas de agua dulce que se producen de manera natural. Los Grandes Lagos, por ejemplo, han sido muy al-

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Trucha de lago

Nativos

Introducidos

Lamprea de arroyo

Lamprea de mar

Trucha de lago Trucha de arroyo Pescado blanco Arenques Pescado de agua dulce

Trucha marrón Trucha arco iris Salmón rosado Salmón plateado Salmón chinook Salmón del Atlántico

Pez bobo

Carpa

Trucha marrón

Bordallo o cacho Abadejo Bagre Carpa Cupleido Alosa Róbalo blanco

Perca blanca

Róbalo de boca chica Róbalo de roca

Pez sol

Perca amarilla Lucio norteño o walleye

Acerina

Perca amarilla

Cupleidos

Figura 12.12 Especies nativas e introducidas de peces en los Grandes Lagos.

Los Grandes Lagos han sido alterados de forma considerable por la introducción de muchas especies no nativas de peces. Algunas fueron introducidas de manera accidental (lamprea, la alosa o pinchagua y la carpa), y otras intencionalmente (salmón, trucha marrón, trucha arco iris).

terados por la introducción accidental e intencional de especies de peces. La lamprea marina, el eperlano, la carpa, la pinchagua o alosa, la trucha marrón y varias especies de salmón son nuevas en este ecosistema. (Ver figura 12.12.) La lamprea marina es parasitaria de la trucha de lago, la población nativa que casi ha eliminado. El control del problema de la lamprea requiere el uso de un larvicida muy específico que mata la lamprea inmadura en las corrientes. Esta técnica funciona debido a que la lamprea madura emigra corriente hacia arriba para desovar, la larva pasa varios años en la corriente antes de emigrar corriente abajo al interior de lago. Con el control parcial de la lamprea, la población de truchas de lago ha estado incrementándose. (Ver figura 12.13.) La recuperación de la trucha de lago es muy recomendable, dado que alguna vez fue una especie comercial importante. Otra introducción accidental a los Grandes Lagos fue la pinchagua o alosa, un pez pequeño de valor comercial o deportivo modesto, que se volvió un problema durante la década de los sesenta, cuando su población llegó a ser tan abundante que murieron en grandes cantidades y contaminaron las playas. Diferentes especies de salmón fueron introducidas más o menos por este tiempo con la intención de controlar a la pinchagua y reemplazar la población de trucha de lago, la cual

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sufrió un menoscabo debido a la lamprea. Si bien esta introducción de salmón se volvió un éxito económico y generó millones de dólares para la industria de la pesca deportiva, puede tener un impacto negativo sobre algunos peces nativos como la trucha de lago, contra la cual es probable que el salmón compita. El salmón también emigra corriente arriba, donde causa estragos en los huevos desovados de los peces nativos. La mayoría de las especies de salmón mueren después del desove, lo cual produce un problema local de malos olores. Otros arribos más recientes a los Grandes Lagos incluyen al calamar, al mejillón cebra, y dos peces, el gobio redondo y la acerina cernua. Todas ellas quizá llegaron con el agua de lastre de cuerpos de agua dulce o ligeramente salada de Europa. Estas introducciones exóticas están creciendo con rapidez y cambiando la mezcla de especies presentes en las aguas de los Grandes Lagos. (Ver Un acercamiento al medio ambiente: Crecimiento poblacional de las especies invasoras, en el capítulo 7.)

Control de plagas de organismos La matanza sistemática de ciertos organismos cuando éstos interfieren con las actividades humanas también produce una reducción en

la biodiversidad. Muchos grandes depredadores han sido exterminados localmente debido a que atacaban animales domésticos que los humanos utilizan como alimento. Los leones de montaña y los osos grizzli de Norteamérica han sido reducidos a poblaciones aisladas y pequeñas, debido, en parte, a que fueron cazados para evitar la pérdida del ganado. Los tigres en Asia, el león y el lobo en Europa fueron reducidos o eliminados por razones similares. Aunque los cazadores comerciales matan miles de palomas pasajeras, su extinción decisiva fue causada principalmente por la creciente transformación del bosque en tierra agrícola. Las palomas pasajeras se alimentaban de las bellotas de los robles y de los hayucos de las playas, y dependían de los bosques como sus sitios de anidación comunal. Cuando los bosques fueron talados, estas aves se convirtieron en una plaga para los granjeros, quienes les disparaban para proteger a sus cultivos de ser comidos por las palomas. Algunas extinciones de especies de plagas se consideran deseables. La mayor parte la gente no se molestaría por la extinción de las arañas viudas negras, los mosquitos, las ratas o las pulgas. De hecho, la gente se esfuerza mucho para llevar a algunas especies a la extinción. Por ejemplo, en el Morbidity and Mortality Weekly Report (octubre 26, 1979), los Centros

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Captura comercial de la trucha lacustre en el lago Michigan (miles de kg)

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2000

Figura 12.13 Impacto de la lamprea en la pesca comercial. La lamprea ingresó a los Grandes Lagos en 1982. Debido a que se trata de un parásito externo de la trucha de lago, ha tenido un efecto drástico sobre la población de estas especies en los Grandes Lagos. Como resultado de los programas para impedir que la lamprea se reproduzca, el número de estos peces se ha reducido un poco, y la población de truchas de lago se está recobrando con la ayuda de programas de acopio. para el control de enfermedades de Estados Unidos anunciaron triunfalmente que el virus que ocasiona la viruela se había extinguido en la población humana después de muchos años de esfuerzos continuos para eliminarlo. En otro momento se pensó que las poblaciones de especies de caza podrían incrementarse de manera sustancial si los depredadores fueran controlados. En Alaska, por ejemplo, a fin de reducir la población del salmón, se fijó una recompensa por las águilas. De 1917 a 1952 en Alaska, 128 000 águilas fueron asesinadas por el dinero de la recompensa. Sin embargo, esta teoría del control de depredadores para incrementar poblaciones de especies de caza no ha demostrado ser válida en la mayoría de los casos, dado que de cualquier manera los depredadores muchas veces no toman a los animales de primera clase. Es más probable que capturen individuos enfermos o lastimados que no son adecuados para la caza. A pesar de que las actividades de control del depredador y el competidor se han vuelto menos comunes en fechas recientes, se siguen utilizando en algunas situaciones especiales. En los sistemas europeos intensamente administrados, los guardabosques muchas veces tienen la responsabilidad de matar a los depredadores o a los competidores indeseables.

CAPÍTULO 12

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Para algunas especies, como las aves que anidan en tierra, es lógico controlar a los depredadores que se alimentan de huevos o matan a las crías, pero en la mayoría de los casos, los humanos ejercen un mayor impacto al modificar el hábitat y al cazar en comparación con los depredadores naturales. A pesar de que en algunas ocasiones se pensó que eran útiles, las gratificaciones y otras formas de administración de los depredadores se han eliminado en gran parte de Norteamérica. De hecho, el péndulo ha oscilado hacia el otro lado, y el control del depredador no se considera como efectivo en relación con el costo en la mayoría de los casos. Una excepción a esta tendencia general es la caza y la captura de lobos en Alaska y Canadá. Una razón para la caza de lobos es que matan al alce y al caribú. Debido a que muchas personas que viven en esas áreas dependen de la caza como su principal fuente de alimentos, el control de la población del lobo es bien visto en términos políticos. Sin embargo, el número de lobos cazados se ha regulado. Además, dado que en muchas partes del mundo los principales depredadores de las especies de caza son los humanos, la regulación de la caza es una forma para controlar a estos depredadores. El control de las poblaciones de pájaros garrapateros ha sido empleado para me-

Cuestiones sobre biodiversidad

Figura 12.14 Protección del hábitat.

El área del lado izquierdo de la cerca ha sido protegida contra el pastoreo del ganado. Por lo tanto, este lugar proporciona refugio para muchas especies nativas de plantas y animales que no pueden sobrevivir en áreas de pastoreo excesivo.

jorar el éxito reproductivo del pájaro canoro de Kirtland. Los pájaros garrapateros colocan sus huevos en los nidos de otros pájaros, incluyendo el del pájaro canoro de Kirtland. Cuando el pájaro garrapatero sale del caparazón, el ave recién nacida empuja a los pollitos del pájaro canoro fuera del nido. Por lo tanto, la captura y matanza de los pájaros garrapateros en la vecindad de los nidos de los pájaros canoros de Kirtland se ha empleado para mejorar la reproducción de esta especie en peligro de extinción.

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El búho manchado del norte En junio de 1990, el búho manchado del norte (Strix occidentalis caurina) fue registrado como una especie amenazada según la Ley de especies en peligro. Las especies amenazadas son aquellas que tienden a convertirse en especies en peligro de extinción, si las condiciones actuales no cambian. El búho manchado del norte vive en los bosques viejos de coníferas del noroeste del Pacífico. La principal razón del registro es que esta especie necesita bosques maduros como hábitat, ya que varias características de su biología hacen importantes a los bosques viejos. Prefieren un refugio relativamente cerrado con espacios más abiertos bajo el refugio. Estas condiciones le permiten volar libremente en busca de alimento. Una de sus fuentes primarias de alimentos es la ardilla voladora del norte, la cual se alimenta básicamente de hongos, que son comunes en los bosques maduros que tienen muchos árboles muertos y grandes cantidades de madera caída en el piso. Los árboles muertos y enfermos también son primordiales porque proporcionan cavidades y plataformas que los búhos utilizan como sitios de anidación. Al igual que la mayoría de los carnívoros en la parte superior de la cadena alimenticia, el búho manchado del norte requiere grandes áreas para la caza. Por lo tanto, se necesitan áreas relativamente grandes de bosques para que las parejas de anidamiento tengan éxito. La tala en el noroeste del Pacífico se ha realizado en la mayor parte de los árboles de terrenos privados. El bosque maduro restante, que incluye aproximadamente 10% de su área original, se encuentra en territorio administrado por el Servicio Forestal Estadounidense. Muchos de los árboles en esos bosques tienen varios siglos de edad, y se necesitan de 150 a 200 años de regeneración forestal para que se vuelvan un hábitat adecuado para el búho manchado del norte. Esta escala del tiempo no permitiría la existencia continua del búho manchado del norte si las principales secciones del bosque maduro restante fueran taladas. La reducción en la tala ha tenido un impacto económico importante en las compañías que dependen de la madera de los territorios de propiedad federal. Las empresas resultan afectadas económicamente al igual que las comunidades donde estas compañías funcionan.

Muchas especies necesitan de refugios donde protegerse de las especies introducidas con las que compiten o de la interferencia humana. Muchas especies de vida silvestre nativas de los pastizales se benefician de la exclusión de animales de pastoreo introducidos, como el ganado y los borregos, debido a que la ausencia del ganado de pastoreo permite que se restablezca una comunidad de pastoreo más natural. (Ver figura 12.14.)

¿Qué se está haciendo para preservar la biodiversidad? Los esfuerzos por preservar la biodiversidad implican una variedad de métodos. Entre ellos, el más importante es la necesidad de

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El registro del búho como especie amenazada requirió que el Servicio Forestal Estadounidense desarrollara e implementara un plan para protegerlo. Dado que el búho se encuentra sólo en los bosques maduros y requiere grandes áreas para la caza, el plan establece largos trechos de terreno boscoso y su protección de la tala. El plan para proteger a los búhos ha producido varias acciones. La mayoría de las tierras de propiedad federal son un hábitat adecuado para que el búho sea protegido de la tala, a pesar de que ésta se ha permitido en cierto grado cuando los bosques han quedado dañados por fuego o por otros eventos. Además, también se protegieron los terrenos privados que se sabe tienen búhos en anidación. Por consiguiente, las personas y las empresas han interpuesto demandas para protestar porque no pueden talar los árboles sobre los terrenos que poseen, y se les ha privado del uso de su tierra. Por lo tanto, están pidiendo una compensación gubernamental. Una compañía maderera fue indemnizada con 1.8 millones de dólares en compensación por las 22.7 hectáreas (56 acres) del bosque que fue “reservado” como hábitat del búho. Algunos casos relacionados continúan en los tribunales. En el año 2000 un juez federal de distrito decretó que la tala de árboles no necesariamente daña a los búhos manchados del norte y autorizó a una compañía taladora a cortar un grupo de árboles para obtener madera. Asimismo, estipuló que para impedir la tala en territorio privado, el gobierno federal debía comprobar que la tala de árboles podría dañar al búho. En 2001, una coalición de grupos ambientalistas interpuso una demanda culpando al Servicio de Vida Silvestre y Pesca de Estados Unidos por no hacer cumplir la Ley de especies en peligro, ya que no había protegido de manera adecuada el hábitat del búho manchado del norte. Es claro que, en este punto, los argumentos actuales referentes al búho manchado del norte son maniobras legales y no decisiones serias relacionadas con la protección de las especies amenazadas.

entender la historia de la vida de los organismos, de manera que sea posible llevar a cabo medidas efectivas para proteger a las especies de la extinción. Dado que las causas primarias del peligro de extinción son la pérdida del hábitat, la sobreexplotación, la introducción de especies exóticas y la persecución de especies de plagas, los esfuerzos para prevenir extinciones adicionales necesitan centrarse en la reducción del impacto de estas actividades humanas. Por ello, varias organizaciones internacionales trabajan para prevenir la extinción de los organismos. La Unión Mundial de Conservación (IUCN, por sus siglas en inglés) estima que para el año 2000, al menos 500 000 especies de plantas y animales podrían ser exterminadas. Esta organización clasifica las especies en peligro de extinción en cuatro categorías: en peligro, vulnerables, poco comunes e indeterminadas. Las especies en peligro son aquellas cuya supervivencia es

poco probable si las condiciones que amenazan su extinción continúan. Estos organismos necesitan la acción de la gente para preservarlos, o de lo contrario se extinguirán. Las especies vulnerables son aquellas que tienen poblaciones que están disminuyendo y se convertirán en especies en peligro a menos que factores causales, como la destrucción del hábitat, se eliminen. Las especies poco comunes son principalmente las que tienen poblaciones pequeñas alrededor del mundo y que pueden estar en riesgo en un futuro. Por último, las especies indeterminadas son aquellas que se piensa que estarán en peligro, serán vulnerables o poco comunes, pero la información que se tiene acerca de ellas es tan escasa que son imposibles de clasificar. A pesar de que la IUCN es una organización de conservación internacional muy visible, tiene muy poco poder para efectuar cambios. En general, busca proteger especies

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La historia del bisonte El ecosistema original en las porciones centrales de Norteamérica era una pradera dominada por unas cuantas especies de pastos. La pradera oriental, donde la humedad era mayor, tenía pastos de hasta dos metros de altura (seis pies), mientras que los pastizales occidentales más áridos estaban poblados con pastos más cortos. Muchas clases de animales vivían en esta área, incluyendo a los perros de la pradera, los saltamontes, muchos tipos de aves y el bisonte, que era el organismo dominante. Millones de estos animales deambulaban por las praderas de Norteamérica con unos pocos depredadores diferentes a los nativos americanos, quienes utilizaron el bisonte como alimento, sus escondites como refugio y sus cuernos como herramientas y ornamentos. La relación entre el bisonte y los nativos americanos fue de depredador-presa, en donde los humanos no redujeron de forma sustancial su cacería. Cuando los europeos llegaron a Norteamérica cambiaron esta relación de manera radical, buscaron convertir la pradera en tierras para la agricultura y la ganadería. Sin embargo, dos factores se interpusieron en su camino: los nativos americanos, quienes resintieron la inclusión del “hombre blanco” en su territorio, y el bisonte. Dado que muchas tribus de nativos americanos tenían caballos y una historia de encuentros bélicos con otras tribus, intentaron proteger su territorio contra esta intrusión. Además, era imposible usar la tierra para fines agrícolas o ganaderos debido a la extensión tan vasta del territorio que el bisonte ocupaba y a que los grupos de bisontes emigrantes dañarían los campos de los granjeros y competirían con el ganado por los pastos. Para facilitar el asentamiento en el oeste, el gobierno estadounidense estableció la política de controlar al bisonte y a los nativos americanos: dado que el bisonte era la principal fuente de alimentos para el nativo americano en muchas áreas, su eliminación produciría la inanición de estas tribus, lo cual los eliminaría como problema para el establecimiento de la frontera. En 1874, el secretario del Interior afirmó que “la civilización de los indios era imposible mientras el búfalo permaneciera en las planicies”. Otro ejemplo de esta forma de pensar fue expresado por Colonel Dodge, quien dijo: “Mate a todos los búfalos que pueda; cada búfalo muerto es un indio menos”. El bisonte fue sacrificado por millones. Muchas veces, sólo sus pieles y lenguas se tomaron; el resto del animal se dejó pudrir. Años después, los huesos de estos animales fueron recolectados y molidos como fertilizante. Para 1888, el bisonte estaba virtualmente eliminado.

en peligro al alentar a los países a realizar inventarios de plantas y animales dentro de sus fronteras. También promueve la capacitación de biólogos de plantas y animales en los países involucrados. (En la actualidad existe una escasez crítica de biólogos de plantas y animales que estén familiarizados con los organismos de los trópicos.) La IUCN también fomenta el establecimiento de reservas para proteger especies en peligro de extinción.

los países (168 de 191) del mundo firmaron la Convención sobre la diversidad biológica, comúnmente conocida como el Tratado internacional sobre biodiversidad. Estados Unidos firmó el tratado, pero éste no fue ratificado por el Senado. Algunos de los principales componentes de la Convención sobre la diversidad biológica son que los países firmantes deben:

Protección legal Los esfuerzos internacionales para preservar la biodiversidad comprenden diversas actividades de las Naciones Unidas. La mayoría de

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Unos pocos bisontes fueron dejados en el desierto canadiense y en áreas de montañas remotas en Estados Unidos, mientras que otros sobrevivieron en pequeños rebaños cautivos. Tiempo después, a principios de 1900, el gobierno estadounidense estableció el Campo nacional para el bisonte cerca de Missoula, Montana. En tanto, el gobierno canadiense estableció la Reserva para el bisonte en Alberta. El estado actual del bisonte es muy seguro. Existen más de 370 000 bisontes en Estados Unidos y Canadá. La mayoría de estos animales (cerca de 344 000) se encuentran en rebaños privados. Un lugar donde el bisonte ha existido de forma permanente en estado salvaje es el Parque Nacional de Yellowstone y el área circundante inmediata. Pero incluso estos bisontes han sido administrados de diversas formas en años. Las manadas de bisontes cautivos fueron introducidas al Parque Nacional de Yellowstone, donde el tamaño del rebaño del bisonte fue administrado hasta 1966, cuando las actividades de administración fueron detenidas y se permitió a las fuerzas naturales que determinaran su dimensión. En consecuencia, el tamaño del rebaño se incrementó de manera considerable. Dado que el bisonte de Yellowstone no vive en un área cercada, en ocasiones abandona el parque e ingresa a los terrenos de los ranchos circundantes. Esto ha ocasionado preocupación debido a que transmiten una enfermedad (brucelosis) que también se encuentra en el ganado. Con el temor de que la enfermedad se transmita a su ganado, los rancheros del área han solicitado que se controle el deambular del bisonte. Varias actividades de administración se han instituido para ayudar a aliviar el problema. La reintroducción de lobos al ecosistema de Yellowstone ha tenido algún efecto, dado que los lobos matan algunos bisontes, en particular durante el invierno. Pero la actividad más importante de administración implica la reducción del número de bisontes que abandonan el parque mediante su captura y sacrificio o por medio de la autorización para matarlos. Al final, los restos del animal son subastados o donados a grupos de nativos americanos.

Cuestiones sobre biodiversidad

• Desarrollar estrategias nacionales para la conservación y uso sostenible de la diversidad biológica. • Identificar los componentes de la diversidad biológica que son más importantes para su conservación. • Monitorear la diversidad biológica.

• Identificar las actividades que tienen impactos adversos sobre la conservación y uso sostenible de la diversidad biológica. • Establecer un sistema de áreas protegidas. • Rehabilitar y restituir los ecosistemas degradados y promover la recuperación de especies en peligro. • Desarrollar o mantener la legislación necesaria para la protección de especies y poblaciones en peligro. • Integrar la conservación y el uso sostenible de recursos biológicos a la toma de decisiones nacionales.

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La concientización y la preocupación acerca de la pérdida de la biodiversidad son importantes en muchos países en vías de desarrollo. Sin embargo, estas partes del mundo tienen pocas áreas sin perturbar y muchas especies vulnerables han sido eliminadas. La pérdida potencial de la diversidad es mayor en los países en vías de desarrollo tropicales. Muchos biólogos estiman que quizás en los bosques tropicales existen tantas especies como en el resto del mundo combinado. Por desgracia, la pérdida de la biodiversidad no es una de las prioridades del público general en los países subdesarrollados, aunque sus gobiernos nacionales hayan ratificado el Tratado sobre la biodiversidad. Esta diferencia en el nivel de preocupación es entendible dado que el mundo desarrollado tiene un excedente de comida, mayores ingresos y niveles de educación más altos, mientras que la gente en muchas naciones menos desarrolladas, donde el crecimiento poblacional es alto, está más preocupada por cubrir las necesidades inmediatas de alimento y refugio, y no por los temas de largo plazo como la extinción de las especies. No obstante, el mundo desarrollado no está libre de culpa, debido a que muchas actividades están indirectamente relacionadas con la extinción. Cuando adquirimos maderas, productos agrícolas y pescados del mundo en vías de desarrollo a bajos precios, muchas veces estamos fomentando de manera inconciente que la gente sobreexplote sus recursos y, por lo tanto, también estamos afectando los niveles de extinción. Muchos países han establecido parques y otras designaciones de uso de suelo para proteger áreas de belleza natural o comunidades de organismos que se piensa que son dignos de ser protegidos. Los parques y tierras protegidos permiten una variedad de usos, según la ciudad y sus leyes. Algunos se usan principalmente como atracciones turísticas que generan fondos para la ciudad; otros se establecen básicamente para proteger una especie o comunidades de organismos; mientras que otros sólo buscan restringir el uso, de manera que ciertos estándares ambientales se alcancen. Por ejemplo, la cosecha en un bosque puede restringirse a cierto número de árboles al año, y también puede limitarse el número de personas que visitan un sitio escénico en particular. Sin embargo, designar un área como protegida no resuelve el problema, ya que también debe estar protegida de los cazadores furtivos, de la actividad agrícola no autorizada y de todas las personas transgresoras de estos lugares. Esta gente está respondiendo a presiones biológicas y

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económicas básicas para proporcionar alimentos a sus familias. En muchos países, la caza de carne silvestre es una fuente importante de ingresos y gran parte de la proteína necesaria para la población. Además, las tierras protegidas por lo general no producen ningún ingreso para el gobierno. La contratación de fuerzas de seguridad que patrullen esas áreas es costosa para muchos de estos países, así que la protección para impedir las transgresiones y la caza furtiva a menudo es inadecuada. Una forma en que algunos países tratan de compensar los costos de la protección es proporcionar oportunidades turísticas que generen ingresos para la población local y el gobierno. En Estados Unidos, la principal acción para preservar la biodiversidad entrañó la aprobación de la Ley estadounidense de especies en peligro de 1973. Esta legislación designa a las especies que están en peligro o amenazadas y dota de jurisdicción al gobierno federal sobre cualquier especie designada como en peligro de extinción. Las especies en peligro son aquellas que tienen una cantidad tan pequeña de miembros que están en peligro inmediato de extinción. (Ver figura 12.15.) Las especies amenazadas pueden extinguirse si un factor crítico en su ambiente cambia. Cerca de 300 especies y subespecies estadounidenses han sido designadas como tales por la Oficina de especies en peligro del Departamento del Interior. La Ley de especies en peligro estipula que ninguna actividad realizada por una agencia gubernamental debe conducir a la extinción de las especies en peligro y que todas las agencias gubernamentales deben usar cualquier medida necesaria para preservarlas. Dado que una clave para prevenir las extinciones es la preservación del hábitat requerido por las especies en peligro, muchas agencias gubernamentales estadounidenses y organizaciones privadas han creado hábitats sensitivos o han administrado áreas para preservar los hábitat adecuados para las especies en peligro. La segregación de ciertas áreas territoriales o cuerpos de agua ha obligado al gobierno y a la iniciativa privada a confrontar el tema de las especies en peligro. Con el tiempo, esta cuestión ha dado lugar a la asignación de un valor a las especies en peligro. Ésta no es una tarea fácil, ya que a menudo los políticos se involucran y las especies en peligro no siempre ganan. Dado que la protección de una especie requiere la preservación de su hábitat, los terratenientes inevitablemente enfrentan la pérdida del uso de su tierra. Muchas demandas han sido in-

terpuestas por los terratenientes, quienes se quejan de que el gobierno federal se ha apropiado de su tierra y les impide su uso para propósitos de desarrollo. Como resultado de estas presiones, las reglas fueron cambiadas para permitir que una parte de la tierra sea usada siempre y cuando se implemente un plan de conservación. Otra modificación a la Ley de especies en peligro tuvo lugar en 1978, cuando el Congreso la enmendó de manera que las exenciones a la ley podrían ser concedidas para áreas con desastres importantes declarados por la federación, o por un comité de siete miembros para la revisión de las especies en peligro. Debido a que este grupo tiene el poder de decidir la extinción de un organismo, se le puso el apodo de “la Brigada Dios”. Si el comité encuentra que los beneficios económicos de un proyecto tienen más peso que los efectos ecológicos dañinos, exentará ese proyecto de la Ley de especies en peligro. Las enmiendas a la Ley de especies en peligro también debilitan la capacidad del gobierno estadounidense para agregar nuevos nombres a la lista de especies en peligro y amenazadas. Antes de que una especie sea agregada al listado, ahora es necesario determinar las fronteras de su hábitat crítico, preparar un estudio de impacto económico y sostener audiencias públicas, todo dentro de los dos años de la propuesta de listado. Los aspectos políticos de la protección de especies en peligro continúan siendo importantes en el Congreso estadounidense. El cabildeo intenso de intereses comerciales y ambientales busca dar forma a la reautorización de una ley que convenga a sus intereses. Un tema particularmente delicado es la designación de ciertas áreas como silvestres. Aunque la definición de silvestre varía de país en país, el Congreso estadounidense, en la Ley de vida silvestre de 1964, dice que silvestre es “un área donde la tierra y su comunidad de vida no están limitadas por el hombre, y donde el hombre mismo es un visitante que no se queda”. Además, existe una presión intensa sobre los miembros del Congreso por parte de los estados productores de petróleo, como Alaska, para permitir la exploración petrolera en áreas que en la actualidad son designadas como silvestres, tales como El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico. (Véase El Refugio nacional de vida silvestre del Ártico y el uso del petróleo en el capítulo 10.) Las presiones sobre las áreas silvestres se volverán mayores alrededor de todo el mundo debido al incremento de la población y la escasez de los recursos.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Hurón de pies negros

Grullas cantoras

Mariposa azul

Tortuga galápagos

Panda gigante

Trillium

Figura 12.15 Especies en peligro.

La lista de especies en peligro continúa creciendo. Estas plantas y animales están presentes en un número tan pequeño

que corren el riesgo de llegar a la extinción.

CAPÍTULO 12

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Cuestiones sobre biodiversidad

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La designación de una especie en peligro o amenazada está influenciada por grandes organizaciones que son fáciles de identificar. Además, muchos grupos de organismos son poco conocidos, por lo que es difícil evaluar si especies específicas están en peligro o no. La tabla 12.5 compara el número de especies existentes en diferentes categorías taxonómicas y el porcentaje de aquellas que están consideradas en peligro. Las especies que mayor peligro corren son las aves, mamíferos, ciertas categorías de plantas, algunos insectos (en particular las mariposas), algunos moluscos y peces. Las bacterias, hongos, la mayoría de los insectos y muchos otros organismos poco notorios, rara vez se presentan en las listas de especies en peligro, aunque tengan funciones vitales de descomposición en los ciclos del carbono y del nitrógeno.

Administración sostenible de las poblaciones de vida silvestre Muchas clases de animales silvestres terrestres son administradas como animales de caza; por ello, se han realizado esfuerzos para mejorar las condiciones de estas especies a fin de protegerlas de la extinción, o para otros propósitos. Varias técnicas, algunas de las cuales producen modificaciones en los ecosistemas, se utilizan para mejorar ciertas poblaciones de vida silvestre. Estas técnicas incluyen el análisis y la administración del hábitat, la evaluación y administración de la población y el establecimiento de refugios.

Análisis y administración del hábitat La administración de una especie particular requiere una comprensión de las necesidades de su hábitat, el cual debe proporcionar lo siguiente: comida, agua y refugio. El refugio se refiere a cualquier establecimiento de características físicas que cubre o protege a los animales de los elementos o enemigos. Destacan los tipos de refugio que incluyen lugares donde el animal pueda descansar y cuidar de sus crías, donde pueda ocultarse de los enemigos, y donde esté protegido de los elementos. Los animales requieren hábitats muy específicos; por ejemplo, la codorniz mascarita necesita de un abastecimiento invernal de comida que sobresalga por encima de la nieve. Asimismo, requiere un suministro de pequeñas rocas llamadas asperones, que las aves usan en sus mollejas para moler la comida. Durante la mayor parte del año precisan de un campo de pastos altos y malezas que los oculten de los depredadores naturales. Sin

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Tabla 12.5

Grupo taxonómico Insectos Plantas Invertebrados diferentes de los insectos y moluscos Moluscos Peces Aves Reptiles Anfibios Mamíferos Hongos, bacterias, algas, protozoarios

Especies en peligro y amenazadas por grupo taxonómico

Porcentaje total en la Número Número de especies Lista de especies lista de especies aproximado estadounidenses amenazadas de la amenazadas de la de especies en peligro Unión mundial Unión mundial en el mundo o amenazadas de conservación de conservación 751 000 248 248 180 000

44 744 33

557 5 714 436

0.0076% 2.3% 0.24%

50 000 19 056 9 040 6 300 4 184 4 000 109 400

102 115 92 36 21 74 2

939 742 1 192 293 157 1 137 0

1.9% 3.9% 13.2% 4.65% 3.75% 28.4% 0%

Fuentes: La lista roja de IUCN de especies amenazadas, y el sitio en Internet del Servicio estadounidense de pesca y de vida silvestre.

embargo, tal protección no está disponible durante el invierno, así que es necesario un matorral de malezas. El matorral sirve como protección de los depredadores y refugio contra el clima frío del invierno. La mayoría de las áreas proporcionan un refugio adecuado para el descanso, aunque para dormir, la codorniz prefiere una ubicación elevada que le permitiría levantar rápidamente el vuelo en caso de un ataque nocturno. Cuando crían a su descendencia requieren áreas cubiertas de pasto con algunos parches de tierra desnuda, donde las crías puedan asolearse y secarse si se mojan. Todos estos requerimientos deben estar disponibles dentro de un radio de 400 metros (1 300 pies), debido a que ésta es la medida de los viajes normales diarios de la codorniz. (Ver figura 12.16.) Una vez que se han comprendido los requerimientos críticos para el hábitat de una especie, se deben efectuar los pasos para alterar el hábitat y mejorar la vida de la especie. Las modificaciones en el hábitat que se realizan para el éxito de una especie se denominan administración del hábitat. El pájaro canoro de Kirtland construye sus nidos cerca de la tierra en grupos densos de pinos Jack. La densidad es importante debido a que sus nidos son vulnerables a los depredadores y se esconden mejor en un refugio con esa característica. Además, el pino Jack es

una especie adaptada al fuego que libera semillas después de los incendios forestales y reestablece de manera natural densos grupos de pinos. Por lo tanto, los fuegos planeados para regenerar grupos tupidos de pinos Jack es una técnica que ha sido utilizada para proporcionar un hábitat apropiado para el pájaro canoro de Kirtland, un ave en peligro de extinción. La administración del hábitat también comprende el fomento de algunas especies de plantas que son el alimento preferido de las especies de caza. Por ejemplo, la administración del hábitat del venado implica promover el crecimiento de muchos árboles jóvenes, árboles nuevos y arbustos de baja altura para cortar leña en el área y permitir su nuevo crecimiento natural a fin de suministrar el alimento y refugio que el ciervo necesita. Tanto la administración de bosques como la de ciervos deben ser integradas en este caso porque otras especies animales como las ardillas, quedarán excluidas si los árboles maduros son talados, ya que dependen de las semillas de los árboles como fuente principal de alimento.

Evaluación y administración de la población La administración de la población es otra actividad importante que requiere planeación.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:18:06 PM

CAPÍTULO 12

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Refugios para la anidación Refugio de invierno

Figura 12.16 Requerimientos del refugio para la codorniz. La codorniz necesita varias clases de refugio para tener éxito en un área. Cuando cría a su descendencia, requiere áreas de pastos altos y maleza que los proteja de los depredadores. En invierno, precisa de matorrales para resguardarse del clima y los depredadores. 50

Venados cola negra por km2

Algunas especies de animales de caza muchas veces son administradas de manera que no excedan la capacidad de carga del hábitat. Los administradores de la vida silvestre utilizan varias técnicas para establecer y mantener las poblaciones en un nivel apropiado. Los censos poblacionales se emplean para inspeccionar a la población con regularidad a fin de verificar si ésta se encuentra dentro de límites aceptables. Estas actividades incluyen llevar registros del número de animales matados por los cazadores, el número de aves cantoras durante la estación de reproducción, la cantidad de deposiciones fecales, el control directo de animales grandes voladores y varias otras técnicas. Debido a los hábitats y protección adecuados, la mayoría de los animales salvajes logran mantener una población grande. En general, los organismos producen más descendencia que es capaz de sobrevivir. El alto potencial reproductivo, la protección de la caza, así como la administración y reforestación de hábitats adecuados han producido grandes poblaciones de animales que una vez fueron poco comunes. Por ejemplo, en Pennsylvania, donde el ciervo se extinguió en alguna ocasión, ahora cuenta con más de un millón de individuos. El pavo salvaje de Estados Unidos ha incrementado su población de cerca de 20 000 pájaros en 1890 a más de 5 millones en la actualidad. En Zimbabwe, a diferencia de la mayoría de los países africanos, el número de elefantes se ha incrementado de cerca de 200 en 1900 a 89 000 en 2003, lo cual está muy por encima de la capacidad de carga de alrededor de 45 000, y al gobierno le gustaría reducir el número a cerca de 30 000. Dado que la administración de la vida silvestre muchas veces implica la cosecha de animales para la caza deportiva o para fines alimenticios, la regulación de la caza es una técnica importante de administración de la población. Por lo general, las temporadas son reguladas para asegurar la reproducción adecuada y suministrar la población más grande posible y saludable durante la temporada de caza. Las temporadas de caza ocurren comúnmente en el otoño, de forma que el excedente de animales se caza antes de los desafíos del invierno. El invierno sobrecarga la capacidad del animal para permanecer caliente y también es la época de bajas reservas de alimento en la mayoría de las regiones templadas. Un recurso de vida silvestre bien administrado permite que un gran número de animales sean cazados durante el otoño y sigue dejando una población saludable que logre sobrevivir durante el invierno para reproducirse en la primavera siguiente. (Ver figura 12.17.)

40 35

33

Excedente cosechable

30 24

20

19.5

10 0 Principios de mayo

Finales de mayo

Julio

Diciembre

Figura 12.17 Administración de una población de vida silvestre.

Los cambios estacionales en esta población de venado cola negra son críticos para muchas especies de caza. La temporada de caza por lo general está programada para el otoño de manera que los excedentes animales sean cosechados antes del invierno, cuando la capacidad de carga es más baja.

Fuente: Datos de R. D. Taber y R. F. Dasmann, “The Dynamics of Three Natural Populations en The Deer Odocoileus Hemionus Columbianus”, Ecology 38, núm. 2 (1957):233-46.

En algunos casos, cuando una población de una especie está por debajo de la cantidad deseada, los organismos se pueden introducir de manera artificial. Por lo general, las introducciones se realizan cuando se busca reincorporar a una especie a un área donde se había extinguido. Los lobos se han reintroducido con

Cuestiones sobre biodiversidad

éxito al Parque Nacional de Yellowstone y grandes trechos de terrenos maderable en el norte del Medio Oeste (Michigan, Wisconsin, Minnesota). De manera semejante, un intercambio entre el estado de Michigan y la provincia de Ontario reintrodujo el ganso a Michigan y pavos en algunas partes de Ontario.

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Pato negro Cerceta canela

Ruta de vuelo del Atlántico Ruta de vuelo del Mississippi

Pato salvaje, macho y hembra

Ruta central de vuelo Ruta de vuelo del Pacífico

Ánade de cola larga

Figura 12.18 Rutas migratorias del ave acuática norteamericana. El ave acuática migratoria sigue rutas tradicionales cuando emigra. Éstas se han vuelto conocidas como rutas de vuelo de los pájaros del Atlántico, Mississippi, Centrales y del Pacífico. Muchas de estas aves acuáticas se incuban en Canadá, emigran a través de Estados Unidos, e invernan en el sur de Estados Unidos o México. Incluso, existen algunas especies no nativas que han sido introducidas para la caza deportiva. El faisán de anillo en el cuello proviene de Asia, pero ha sido introducido a Europa, Gran Bretaña y Norteamérica. Todos los animales de caza de Nueva Zelanda son especies introducidas, debido a que no existía un conjunto de flora y fauna en esas islas. Asimismo, varias especies de ciervo provenientes de Asia se han introducido con éxito a Europa. Muchos de estos ciervos son criados en parques, donde los animales son similares al ganado doméstico en libertad y pueden ser cazados por deporte o sacrificados para alimento. Las introducciones de especies exóticas una vez fueron comunes; sin embargo, hoy en día se reconoce que muchas

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veces son poco viables para las especies nativas o se convierten en plagas.

Cuestiones especiales con animales migratorios Las aves acuáticas (patos, gansos, cisnes, rascones, etc.) presentan algunos problemas especiales de administración debido a que son migratorias. Las aves migratorias son capaces de volar miles de kilómetros y, por lo tanto, pueden viajar al norte en la primavera para reproducirse durante los meses de verano y regresar al sur cuando el frío congela los estanques, lagos y corrientes que sirven como sus hogares de verano. (Ver figura 12. 18.) Debido a que muchas aves acuáticas ani-

dan en Canadá y en el norte de Estados Unidos y en el invierno en el sur de Estados Unidos y América Central, es necesario un acuerdo internacional entre Canadá, Estados Unidos y México para administrar y prevenir la destrucción de este recurso de vida silvestre. La administración del hábitat ha tomado varias formas; por ejemplo, en Canadá, donde gran parte de la reproducción ocurre, el gobierno y las organizaciones privadas como Ducks Unlimited han trabajado para impedir el agotamiento de pequeños estanques y lagos que proporcionan áreas de anidación para las aves. Además, se han creado nuevos estanques donde son necesarios. Debido a que los pájaros emigran hacia el sur durante la temporada de caza del otoño, una serie de refugios de vida salvaje propor-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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El cóndor de California Se piensa que el cóndor de California (Gymnogyps californianus) estaba adaptado a la alimentación basada en los restos de grandes mamíferos muertos encontrados en Norteamérica durante la era glacial. Pero, con la extinción de los grandes mamíferos de la era glacial, la fuente principal de alimento de los cóndores desapareció. Para la década de 1940, su territorio se había reducido a una pequeña área cerca de Los Ángeles, California. La fragmentación ulterior de su hábitat ocasionada por la actividad humana, la muerte por disparos o por consumir animales que contenían plomo de los disparos, redujo la población salvaje a cerca de 17 animales para 1986. Además, el bajo potencial reproductivo de esta especie hace más difícil incrementar su cantidad. No son sexualmente maduros hasta que tienen seis años de edad; y las hembras, por lo general, tienen una cría cada dos años. Debido a las preocupaciones acerca de la supervivencia de las especies, en 1987, todos los cóndores salvajes subsistentes fueron capturados para servir como poblaciones reproductivas. La población total fue de 27 individuos. El plan era criar a cóndores jóvenes en cautiverio, para producir una población más grande que finalmente permitiría la liberación de los animales de regreso a su vida silvestre. La reproducción en cautiverio es una actividad muy compleja; por ejemplo, algunos huevos adicionales se obtienen al quitar el primer huevo puesto e incubarlo de manera artificial, ya que la hembra pondrá un segundo huevo si el primero se quita. La crianza de los jóvenes precisa una cuidadosa planeación. A pesar de que las crías son alimentadas por los humanos, no deben asociar la comida con ellos porque eso provocaría comportamientos inapropiados en animales que algún día se liberarán a la vida salvaje. Por lo tanto, se utilizan títeres parecidos a los padres para alimentar a las aves jóvenes. Estos esfuerzos incrementaron la cantidad de descendencia producida por hembra y produjeron una población cautiva de 54 individuos para 1991; entonces, dos cóndores fueron liberados en el norte silvestre de Los Ángeles y, en 1992, seis más fueron puestos el libertad. En 1996, una segunda población de cóndor se introdujo en Arizona, al norte del Gran Cañón cerca de la frontera con Utah. La meta era tener dos poblaciones mayores de 150 individuos cada una. Sin embargo, además del deceso natural originado por la depredación, se ha presentado una mortalidad inesperada debido al contacto con los cables de electricidad y envenenamiento por la ingestión de las balas de plomo en la comida. Para ayudar a reducir estos problemas,

cionan lugares de descanso, alimento y protección de la caza. Además, estos refugios se pueden usar para criar poblaciones locales de aves. Durante el invierno, muchas de estas aves se congregan en el sur de Estados Unidos. Los refugios en estas áreas son importantes para que las aves acuáticas logren sobrevivir al invierno y además puedan encontrar alimento y cobijo. Un problema de administración similar existe en África y en Euroasia. Muchas aves que dependen de las tierras húmedas emigran hacia Euroasia y África. En 1995, se realizó un Acuerdo internacional sobre la conservación de aves acuáticas africanas y euroasiáticas, su desarrollo fue complicado, dado que

CAPÍTULO 12

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las aves que están siendo liberadas pasan por un periodo de entrenamiento en el que se les enseña a evitar los cables de electricidad. Además, muchos cóndores han sido recapturados para ser tratados a causa del envenenamiento por plomo. Eventualmente éstos regresarán a la vida silvestre. En 2003, había 220 cóndores de California, 36 estaban viviendo en condiciones silvestres en Arizona, 47 en California y Baja California, 11 estaban esperando ser liberados, y el resto estaba en programas de reproducción en cautiverio en tres lugares. El comportamiento de los animales parece natural, y existe la esperanza de que algún día puedan reproducirse en condiciones de vida silvestre.

involucraba cerca de 40% de la superficie de tierra del mundo e incluía a 117 países. Varias naciones importantes han firmado el acuerdo, pero aún faltan muchos por hacerlo. En África subsahariana muchas especies de vida silvestre emigran a través de grandes extensiones de tierra que llegan a comprender varios países. Es común que los diferentes países tengan distintas reglas para la cacería, y a menudo existen barreras para el movimiento de los animales migratorios. Por ejemplo, en general se utilizan bardas para dividir la frontera entre las naciones. Por ello, se planea un concepto relativamente nuevo de parques transfronterizos, los cuales se adecuarán a los movimientos de estos animales. Así, una ac-

Cuestiones sobre biodiversidad

ción típica que ocurre con la formación de estos parques es la remoción de estructuras que interfieren con el movimiento de estas aves.

Administración sostenible de las poblaciones de peces Por varias razones, las áreas más productivas del océano son las más cercanas a la tierra. En las aguas poco profundas, la profundidad total (columna de agua) está expuesta a la luz del sol. Ahí, las plantas y algas pueden llevar a cabo la fotosíntesis, y la productividad biológica es alta. Los nutrientes arrastrados de la tierra también tienden a hacer esas aguas más fértiles. Además, las masas de tierra modifi-

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1/24/06 3:18:18 PM

can las corrientes que llevan nutrientes del fondo del océano a la superficie. Aun cuando muchos de los peces comercialmente importantes y otras especies marinas viven en las profundidades, la pesca a ese nivel no es práctica. Por lo tanto, las actividades de pesca se concentran en las áreas donde el agua es poco profunda y relativamente rica en nutrientes. Los países han tomado el control sobre las aguas que están a su alrededor al establecer un límite de 200 millas náuticas (aproximadamente 300 km) dentro del cual pueden controlar la industria pesquera. Sin embargo, esta medida no ha resuelto los conflictos entre los países vecinos por la controversia que existe en cuanto a las prácticas pesqueras utilizadas en las aguas que ambos reclaman. Canadá y Estados Unidos tenían disputas continuas por la administración de la pesca del cangrejo y del bacalao del norte del Atlántico, hasta su colapso a principios de la década de 1990. Uno de los principales problemas asociados con la administración de los recursos de la industria pesquera marina es la dificultad para llegar a un acuerdo en los límites. Los océanos no pertenecen a ningún país; por lo tanto, cada uno cree que tiene derecho de explotar el recurso siempre que lo desee. Dado que cada país busca explotar los recursos para obtener una ventaja sin importar el uso sostenible, se requieren acuerdos internacionales para administrarlos. Tales acuerdos son difíciles de lograr debido a las diferencias políticas y las discrepancias acerca de la naturaleza del recurso. (Ver la sección Problemas de recursos de propiedad común. La tragedia de los Comunes, en el capítulo 3.) En años recientes, varios países han designado áreas dentro de sus aguas territoriales

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donde la pesca no está permitida. Varios estudios sugieren que estas reservas son formas efectivas de proteger una porción del recurso pesquero y sirven para repoblar las áreas circundantes que están abiertas a la pesca. Asimismo, este método es muy efectivo para las especies de pesca que viven en el fondo o están asociadas con estructuras específicas de la profundidad. A pesar de que la industria pesquera de agua dulce se enfrenta a algunos de los mismos problemas que la industria pesquera marina, su regulación a menudo es más fácil debido a que ríos, lagos y corrientes por lo general están contenidos dentro de un país en particular. A pesar de que la gente de muchos lugares del mundo captura peces de agua dulce para alimento, las cantidades son relativamente pequeñas comparadas con las producidas por la pesca marina. Además, la administración del recurso pesquero de aguas dulces es mucho más intensa dado que los cuerpos de agua son más pequeños y las poblaciones humanas tienen un mayor acceso a éstos. En gran parte del mundo, la administración del pez de agua dulce incluye tanto los propósitos comerciales para la alimentación como los de recreación. La administración de recursos de la industria pesquera debe tratar de satisfacer a dos grupos de interés: la pesca deportiva y la pesca para propósitos comerciales, ya que ambas deben adherirse a regulaciones. Sin embargo, estas reglamentaciones por lo general permiten que en la pesca comercial se empleen diferentes métodos de captura, como las redes. En gran parte de Norteamérica, la pesquería de agua dulce es administrada principalmente para la pesca deportiva. Sin embargo, la administración de las poblaciones de peces de agua dulce es similar

a la de otros animales salvajes. Los peces requieren refugios, como maderos, troncos, rocas y camas de maleza, de manera que puedan escapar de sus depredadores. También necesitan áreas especiales para el desove y el cuidado de sus crías. Éstas pueden ser camas de grava en una corriente para el salmón, un área arenosa en un lago para el róbalo y la mojarra azul, o un sitio pantanoso para el lucio. Los biólogos de la industria pesquera de agua dulce tratan de manipular algunas de las características del hábitat con el fin de mejorarlo para las especies deseadas de pesca comercial, lo cual incluye el abastecimiento de áreas o refugios artificiales para el desove. También es muy importante considerar la regulación de la temporada de pesca a fin de que las especies tengan la oportunidad de reproducirse. Además de estas inquietudes básicas, los biólogos pesqueros ponen especial atención a la calidad del agua. Siempre que la gente utilice agua o cause disturbios en la tierra cercana al agua, la calidad de este elemento resulta afectada. Por ejemplo, las sustancias tóxicas matan al pez de forma instantánea, y la materia orgánica en el agua reduce el oxígeno. El uso del agua en la industria o la eliminación de árboles que revisten una corriente provocan que ésta se caliente y sea poco adecuada para ciertas especies. Una administración mediocre de las cuencas acuíferas produce sedimentación, la cual, a su vez, cubre las áreas de desove, obstruye las agallas de los peces jóvenes y cambia el fondo, de manera que los organismos no pueden vivir ahí. Por lo tanto, los biólogos de las pesquerías se preocupan tanto por lo que pasa fuera de lago o corriente como por lo que pasa dentro de ellos.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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La pérdida de la biodiversidad se ha vuelto una inquietud muy importante. La biodiversidad se puede medir de varias maneras; por ejemplo, la diversidad genética se reduce cuando la población disminuye su tamaño, mientras que la diversidad de las especies decrece cuando una especie se extingue en una población local o mundial. Los ecosistemas implican interacciones del organismo y su ambiente físico. Por lo tanto, la pérdida de especies cruciales puede provocar el detrimento de un tipo de ecosistemas, ya sea a nivel local o mundial. La preocupación acerca de la pérdida de la biodiversidad está basada en las distintas formas de valorar a las especies. Los ecosistemas en funcionamiento y sus organismos componentes proporcionan muchos servicios valiosos y por lo general son menospreciados debido a que no es fácil cuantificarlos en términos económicos. Por ejemplo, la bacteria que fija el nitrógeno proporciona nitrógeno para los cultivos, la fotosíntesis es responsable de la producción de alimentos, y los degradadores reciclan materiales orgánicos. Otros recursos bióticos sí se pueden medir en términos económicos: la carne y el pescado de la vida silvestre tienen un gran valor económico, muchas clases de medica-

mentos son derivados de plantas y animales, mientras que el marfil y la piel de algunos animales con frecuencia son comercializados. Mucha gente también considera que la pérdida de la biodiversidad es un problema ético y se formulan la siguiente pregunta, ¿los humanos tienen el derecho de llevar a otras especies a la extinción? Las causas principales de la pérdida de la biodiversidad son la pérdida del hábitat ocasionada por los humanos, quienes convierten los ecosistemas en tierras agrícolas y de pastoreo; la sobreexplotación, al cosechar especies a niveles insostenibles; la introducción de especies exóticas que desestabiliza los ecosistemas; los organismos que compiten o depredan los organismos nativos; y, por último, la matanza intencional de plagas de organismos como en caso de grandes depredadores. La protección a la biodiversidad por lo general implica dos tipos de actividades: protecciones legales por leyes nacionales y acuerdos internacionales, así como la administración del uso de las especies y ecosistemas a niveles sostenibles. Estas actividades de administración incluyen el establecimiento de regulaciones para la caza, la pesca y otros usos.

Problema-análisis

taje de especies en los grupos seleccionados que se encuentran en diferentes categorías de interés en Estados Unidos. Por mucho, la categoría más vulnerable de organismos está conformada por las especies de mejillones (almejas), cangrejos de río, peces y moscas de la piedra. Las menos vulnerables son las aves y los mamíferos, pero capturan la mayor parte del interés del público y son enfatizadas por el Servicio de Vida Silvestre y Pesca de Estados Unidos en su sitio de Internet de especies en peligro.

El problema de la imagen Cuando pensamos en especies en peligro, casi siempre visualizamos a un mamífero o a un ave. En Norteamérica, identificamos como en peligro de extinción a los lobos, los osos grizzli, así como a diferentes ballenas, el águila calva, las grullas cantoras y especies similares, pero pocas veces pensamos en calamares, pescados, plantas o insectos. Debido a que ciertas especies son capaces de llamar la atención del público, se les llama especies carismáticas. Además, la mayoría de las especies carismáticas son carnívoras de los niveles tróficos altos. Varios grupos de personas se organizan para salvar a las ballenas, a las grullas cantoras, a los elefantes o a las águilas pescadoras, pero poco interés se genera para salvar al mejillón espinoso del río Tar, al cangrejo de río, o al camarón hada de San Diego. La gráfica muestra el porcen-

• ¿Qué factores provocan que se clasifique más alto a los mamíferos y a las aves que a los mejillones y cangrejos de río? • ¿Debemos gastar la misma cantidad de dinero para salvar al mejillón espinoso del río Tar que la que se emplea en el rescate de los lobos o los cóndores de California? • Dado que el dinero es limitado, ¿cómo decidiría en qué especies gastar los recursos?

Mejillones de agua dulce

69%

Cangrejos de río

51%

Moscas de la piedra

43%

Peces de agua dulce

37%

Anfibios

36%

Plantas con flores

33%

Gimnospermas

24%

Helechos

22%

Escarabajos tigre

Presuntamente/posiblemente extinto

19%

Mariposas/saltadores

Puesto críticamente en peligro

19%

Reptiles

18%

Caballito del diablo/libélula

18%

Mamíferos

Puesto en peligro Vulnerable

16% 14%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

Fuente: Datos de http://www.natureserve.org/images/precious/4-2.gif.

CAPÍTULO 12

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Cuestiones sobre biodiversidad

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Términos clave administración del hábitat 272 aves migratorias 274 biodiversidad 247 carne de caza 264 deforestación 256 desertificación 260 diversidad del ecosistema 249

diversidad de las especies 249 diversidad genética 248 especies amenazadas 270 especies en peligro 270 extinción 247 mutaciones 248 reforestación 258

refugio 272 tala selectiva 258 tala total 257 tala total en parches 258 vida silvestre 270

Preguntas de repaso 1. Nombre las tres formas en que los humanos alteran directamente los ecosistemas. 2. ¿Por qué el impacto de los humanos es mayor en la actualidad que en cualquier otro momento del pasado? 3. Explique tres factores que tienen influencia sobre la diversidad genética de una población. 4. Explique tres causas principales de la pérdida de la biodiversidad. 5. ¿Cuáles son las principales causas de la pérdida de la biodiversidad en los ecosistemas marinos? 6. Enumere tres problemas asociados con la explotación forestal. 7. ¿Qué es la desertificación? ¿Cuál es la causa?

8. Enumere tres componentes clave de la Convención sobre la diversidad biológica (Tratado sobre la biodiversidad). 9. Enumere seis técnicas utilizadas por los administradores de la vida silvestre. 10. ¿Qué problemas especiales están asociados con la administración de las aves acuáticas? 11. ¿Qué es la extinción y por qué ocurre? 12. Mencione tres ejemplos de servicios a los ecosistemas proporcionados por los recursos biológicos. 13. Enumere tres acciones que se deben llevar a cabo para impedir las extinciones.

Pensamiento crítico 1. Es probable que entre 98 y 99% de todas las especies que han existido alguna vez sobre la Tierra están extintas. Casi todas se extinguieron mucho tiempo antes de la llegada del ser humano. ¿Por qué debemos preocuparnos acerca de la extinción de los organismos en la actualidad? 2. ¿Estaría a favor de la tala de bosques y el arado de pastizales, que son importantes ecológicamente, con el fin de apoyar la agricultura en países que tienen un alto grado de hambre? ¿Dónde establecería la línea divisoria entre la preservación de los ecosistemas y el interés humano? 3. A una tribu americana nativa del noroeste del Pacífico se le ha permitido cazar una especie en peligro para preservar su cultura

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tradicional y respetar los derechos pactados. Pero ahora existe el temor de que otros países también cacen a esta especie. ¿Piensa que la tribu debería renunciar a sus derechos? ¿Por qué sí o por qué no? 4. Las compañías farmacéuticas están ayudando a los países menos desarrollos a preservar sus bosques, de forma que estas empresas puedan buscar organismos de valor farmacéutico potencial. ¿Qué piensa acerca de estos acuerdos? ¿Qué límites, si hay alguno, les impondría a las compañías farmacéuticas? ¿Por qué?

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Reciclaje

Hábitats marinos y extinción

Bosques no tropicales y temas de uso de suelo

Bosques tropicales y extinción

Recursos del mar

Hábitats norteamericanos y problemas de extinción

Industria pesquera

Conservación y administración de los hábitats y las especies

Impacto de los humanos en el mar; cosecha

Calentamiento global

Impacto de los humanos en el mar; contaminación

Contaminación del aire

Pfiesteria

Lluvia ácida

Biodiversidad

Contaminación del agua

Temas sobre la extinción

CAPÍTULO 12

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Cuestiones sobre biodiversidad

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Planeación del uso del suelo

Contenido del capítulo La necesidad de planeación Fuerzas históricas que dieron forma al uso de suelo en Norteamérica Importancia de las vías fluviales Transformación de rural a urbano

Migración del centro de la ciudad a los suburbios Factores que contribuyen a la extensión de la urbanización Factores de estilo de vida Factores económicos Factores y políticas de planeación

Problemas asociados con el crecimiento urbano no planeado Problemas de transporte Contaminación del aire Baja eficiencia de la energía Pérdida del sentido de comunidad Muerte del centro de la ciudad Costos mayores de la infraestructura Pérdida del espacio abierto Pérdida de tierras de cultivo Problemas de contaminación del agua Problemas de inundación de bordes ribereños Desperdicio de los humedales Otras consideraciones sobre el uso de suelo

Un acercamiento al medio ambiente Pérdida de humedales en Louisiana, pág. 291 Preservación de las tierras de cultivo en Pennsylvania, pág. 292 Planeación del uso de suelo y contaminación estética, pág. 296

Perspectiva global Urbanización en los países en vías de desarrollo, pág. 283

Objetivos Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar por qué las ciudades principales están localizadas cerca de ríos, lagos u océanos. • Describir las fuerzas que ocasionan que las tierras de cultivo adyacentes a las ciudades sean convertidas a usos urbanos.

• Explicar por qué las planicies de inundación y los humedales por lo general están desperdiciados. • Describir los valores económicos y sociales implicados en la planeación de las oportunidades de recreación en espacios abiertos. • Explicar por qué una parte del terreno se debe destinar a usos particulares recreativos, como áreas para actividades al aire libre, y por qué esa decisión algunas veces crea desacuerdos por parte de quienes no desean utilizar el terreno de esa forma. • Enumerar las etapas en el desarrollo e implementación de un plan de uso de suelo. • Describir los métodos para reforzar el cumplimiento de los planes de uso de suelo. • Detallar las ventajas y desventajas de la planeación de uso de suelo tanto a nivel local como regional. • Describir el concepto de crecimiento inteligente.

Principios de la planeación del uso de suelo Mecanismos para implementar planes de uso de suelo Establecimiento de agencias de planeación regional o estatal Adquisición de tierras o derechos de uso Regulación del uso

Cuestiones especiales de la planeación urbana Planeación del transporte urbano Planeación de la recreación urbana Reurbanización en las áreas interiores de la ciudad Crecimiento inteligente

Problemas relacionados con el uso de terrenos propiedad del gobierno federal Problema-análisis. Ganadores del crecimiento inteligente

1983 A nivel global, existían 350 millones de autos registrados. 1982 El tamaño promedio de una casa nueva en Norteamérica era de 159 metros cuadrados (1 710 pies cuadrados). 1980 El número promedio de personas por hogar en Norteamérica era de 2.75. 1982 La población urbana en Norteamérica era de aproximadamente 200 millones.

2003 A nivel global, había 600 millones de autos registrados. 2002 El tamaño promedio de una casa nueva en Norteamérica era de 216 metros cuadrados (2 320 pies cuadrados; es decir, 36% de incremento). 2002 El número promedio de personas por casa en Norteamérica era de 2.58 (6% de reducción). 2003 La población urbana en Norteamérica excedió los 260 millones.

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La necesidad de planeación Una gran porción de la superficie terrestre (alrededor de un tercio a un medio) ha sido transformada por la actividad humana. La mayor parte de este cambio ocurre cuando la gente convierte el terreno a tierras de cultivo y pastoreo, pero, en nuestro mundo moderno, extensiones importantes han sido cubiertas con edificios, calles, autopistas y otras invenciones de la sociedad. En muchos casos, las ciudades crecieron sin la evaluación y determinación del uso más apropiado del suelo. Por ejemplo, Los Ángeles y la Ciudad de México tienen serios problemas de contaminación del aire debido a su ubicación geográfica, Venecia y Nueva Orleáns están amenazadas por los altos niveles del mar, mientras que San Francisco y Tokio son zonas sísmicas. En la actualidad, la mayoría de las decisiones del uso de suelo todavía están basadas en las consideraciones económicas para cubrir las necesidades de corto plazo de la población creciente, y no en un cuidadoso análisis de las capacidades y valores únicos del terreno y del paisaje. Cada porción de tierra tiene cualidades específicas basadas en su ubicación y conformación física. Así, algunos terrenos son valiosos por las especies únicas que habitan en ellos, otros por su belleza escénica, y otros tienen un potencial fuera de lo común para la agricultura y usos urbanos. Dado que el terreno y los recursos que soporta (suelo, vegetación, elevación, cercanía al agua, cuencas acuíferas) en la actualidad no pueden reproducirse (con excepción de los volcanes, la desembocadura de ríos, etc.), el suelo se considera como un recurso no renovable. Una vez que el terreno es convertido de ecosistemas naturales o agrícolas a recursos de uso humano intensivo, por lo general no está disponible para otros propósitos. Al crecer la población mundial, la competencia por el uso de suelo se incrementará y la planeación sistemática del uso del suelo se volverá más importante. Además, la planeación urbana se ha vuelto un asunto crucial en la medida que la población del mundo se urbaniza y las ciudades crecen.

Fuerzas históricas que dieron forma al uso de suelo en Norteamérica En la actualidad, la mayor parte de Norteamérica ha sido modificada de manera im-

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

portante por la actividad humana. En Estados Unidos, casi 47% de los terrenos se usan para el cultivo y el ganado, alrededor de 45% está compuesto por bosques y áreas naturales (principalmente el occidente del río Mississippi), y alrededor de 5% se utiliza de manera intensiva por la gente de los centros urbanos y como corredores de transporte. Por otro lado, 54% de Canadá está poblado de bosques y árboles, pero sólo se utiliza 8% de los suelos para el cultivo y la ganadería. Los centros urbanos y corredores de transporte se encuentran en menos de 1% del territorio. Un gran porcentaje de los suelos restantes conforman los territorios salvajes del norte. Este patrón de uso de suelo es muy diferente a las condiciones originales que experimentaron los primeros colonos europeos que emigraron al Nuevo Mundo. Los primeros pobladores transformaron sólo pequeñas porciones del paisaje original en suelo cultivable o para fábricas y viviendas, pero al incrementarse la población, más terrenos fueron convertidos a la agricultura, así que las colonias y las villas se volvieron pueblos y ciudades. A pesar de que gran parte de este antiguo desarrollo no fue planeado de manera consciente, el cambio no fue fortuito. Además, varios factores influyeron en la importancia y la forma que tomó el desarrollo.

Importancia de las vías fluviales Las vías fluviales son el principal método de transporte, el cual permitió la exploración y el desarrollo del comercio en la antigua Norteamérica. Por lo tanto, las primeras ciudades se construyeron generalmente cerca de los ríos, lagos y océanos. De forma característica, estas urbes se desarrollaron en la medida que los ríos fueron navegables. Sin embargo, donde los cambios abruptos en la elevación ocasionaron cascadas o rápidos, los bienes que se transportaban en barcazas, debían ser descargados para evitar la obstrucción, y llevados en otros botes. Muchas veces, las ciudades se desarrollaron en estos puntos; Buffalo, Nueva York y Sault Sainte Marie, Ontario son algunos ejemplos. Además de transporte, los cuerpos de agua suministraban agua potable, energía y hasta eran utilizados como sitios para la eliminación de desperdicios de las ciudades y pueblos en crecimiento. Aquellos pueblos y ciudades con acceso a vías fluviales que proporcionaban transporte viable podían recibir con facilidad materias primas y distribuir bienes manufacturados; incluso, algunos se convir-

tieron en importantes centros industriales o de comercio. Sin acceso al agua, Detroit, Chicago, Montreal, Vancouver, St. Louis y otras ciudades no se habrían desarrollado. (Ver figura 13.1.) El acceso a otros recursos, como minerales, buena tierra de cultivo o bosques también fue importante en la determinación del lugar donde pueblos y ciudades se establecerían. El desarrollo industrial comenzó en los puertos debido a que el agua posibilitaba el transporte, la eliminación de desperdicios y el suministro de energía. Cuando las aldeas se convirtieron en pueblos y ciudades, las grandes fábricas comenzaron a reemplazar a los molinos de harina, los aserraderos y las herrerías; en tanto, los puertos se volvieron centros de intensa actividad industrial. Cuando la actividad de las ciudades se incrementó, la gente comenzó a trasladarse de los centros rurales a los urbanos por las oportunidades de trabajo que estos lugares ofrecían.

Transformación de rural a urbano En esencia, Norteamérica continuó siendo rural hasta el crecimiento industrial que comenzó en el último tercio de 1800, cuando la población inició la tendencia hacia una mayor urbanización. (Ver figura 13.2.) Esta transformación de lo rural a lo urbano fue provocada por muchas fuerzas. En primer lugar, la Revolución Industrial produjo mejoras en la agricultura que requerían menos trabajo agrícola y, al mismo tiempo, en la ciudad se tenía acceso a los empleos industriales. Por lo tanto, la gente comenzó a emigrar de la granja a la ciudad. La persona promedio ya no era un granjero, sino un obrero, un empleado de oficina o un tendero (con un salario regular) que vivía en un condominio o en un pequeño departamento cerca del lugar de trabajo. Este patrón de migración del campo a la ciudad sucedió en todo el territorio de Norteamérica, y en la actualidad sigue ocurriendo en los países subdesarrollados. Un segundo factor que afectó el crecimiento de las ciudades fue el influjo de los emigrantes de Europa. A pesar de que algunos se volvieron granjeros, muchos de estos nuevos ciudadanos se establecieron en pueblos y ciudades donde había empleos. Una tercera razón para el crecimiento de las ciudades fue que éstas ofrecían una mayor variedad de oportunidades culturales, sociales y artísticas en comparación con las comunidades rurales. Por lo tanto, las ciudades eran atractivas por razones económicas pero también por razones culturales. San Antonio, Texas y Las Vegas, Nevada, son ejemplos de ciudades de-

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Río F rase r

Bahía Hudson

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Río St. Lawrence

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Québec Ciudad de Montreal

Ottawa Rí Toronto Lago o Boston Ontario Río Hamilton lat te Detroit Lago Erie New York Hartford Milwaukee de l Denver Norte Cleveland Newark Chicago Columbus tte del Sur a l Pittsburgh Philadelphia P o Río Cincinnati Kansas Rí Baltimore Wabash Indianapolis R City Washington, D.C. o St. Louis hi Norfolk oO si

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Los Ángeles Anaheim Santa Ana San Diego Tijuana Phoenix

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Sacramento San Francisco Oakland San Jose

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Río Rojo

Portland

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Océano Pacífico Norte

Nueva Orleáns

Monterrey

Atlanta

Jacksonville Tampa Miami/Fort Lauderdale

Golfo de México

Figura 13.1 Agua y centros urbanos. Observe que la mayoría de los grandes centros urbanos están localizados cerca del agua. El agua es un medio importante de transporte y fue un factor determinante en el crecimiento de las urbes. Las ciudades mostradas tienen poblaciones de un millón o más (a excepción de Edmonton, Winnipeg y la ciudad de Québec).

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Tamaño de la población estadounidense (millones de personas)

260 240

220

200 180

160

140

Urbanización 120

Rural 100

Urbano

80

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0 1790 1800 ’10

’20

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’70

’80

’90 1900 ’10

’20

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’80

’85

’90

’95

’00

Año

Figura 13.2 Desplazamiento de la población del ámbito rural al urbano. En 1800, Estados Unidos era esencialmente un país rural. La industrialización al final de 1800 originó la transformación a una población urbana cada vez mayor. En 2000, 75% de la población estadounidense era urbana. Fuentes: Datos de Statistical Abstract of the United States; 2000 datos de Population Reference Bureau, Inc., Washington, D.C.

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Urbanización en los países en vías de desarrollo De forma tradicional, la mayoría de la población del mundo en vías de desarrollo ha sido rural. Sin embargo, en años recientes, el número de gente que emigra a las ciudades ha crecido de manera dramática. Para 2025, se espera que alrededor de 5 000 millones de personas vivan en centros urbanos. La mayor parte del incremento de la población en las áreas urbanas tendrá lugar en el mundo en vías de desarrollo. Muchos emigran a las ciudades debido a que piensan que tendrán un mayor acceso a los servicios sociales y otros beneficios culturales en comparación con los que están disponibles en las áreas rurales; también creen que en las metrópolis hay más oportunidades de empleo. No obstante, el incremento de la población urbana está ocurriendo tan rápido que es muy difícil suministrar los servicios demandados por la población, y los empleos no son creados al mismo ritmo que están creciendo las poblaciones. Por lo tanto, mucha gente vive en la pobreza en zonas marginadas de la ciudad, en zonas de miseria que carecen de agua, alcantarillado y otros servicios. Muchas veces, estas zonas de miseria están construidas sin autorización y se encuentran a una distancia muy corta de los residentes urbanos acaudalados. Debido a que los pobres carecen de agua potable y servicios de alcantarillado, son comunes las enfermedades ocasionadas por la contaminación de las fuentes locales de agua. Además, debido a que queman madera y otros combustibles de baja calidad en estufas poco eficientes, también es frecuente la contaminación del aire. El aumento paulatino de la población también crea problemas de tráfico de proporciones asombrosas. La

sarrolladas alrededor de sus peculiares atracciones culturales.

Migración del centro de la ciudad a los suburbios Durante las primeras etapas del desarrollo industrial existía poco control de las actividades fabriles, de manera que el puerto se volvió un sitio contaminado, insalubre e indeseable para vivir. Pero, al tener acceso a las carreteras y el ferrocarril, cualquiera que pudo hacerlo se alejó del centro industrial de la ciudad. Los más prósperos se mudaron a la periferia, donde comenzó el desarrollo de regiones metropolitanas suburbanas. Por lo tanto, los suelos agrícolas que rodeaban a las ciudades se convirtieron en fraccionamientos de viviendas. En un principio, la mayor parte de las ciudades contaba con buenos terrenos de cul-

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

tabla muestra las siete ciudades con los más altos índices de incremento poblacional: todas se encuentran en el mundo en vías de desarrollo.

Ciudades que se espera que crezcan más de 50% entre 1995 y 2015

Ciudad Bombay, India Lagos, Nigeria Delhi, India Karachi, Pakistán Metro Manila, Filipinas Yakarta, Indonesia Dhaka, Bangladesh

1995 Población (millones)

Población proyectada para 2015 (millones)

15.14 10.29 9.95 9.73 9.29 8.62 8.55

26.22 24.61 16.86 19.38 14.66 13.92 19.49

Fuente: Datos de World Resources 2002-2003.

tivo en los alrededores, dado que las planicies de inundación cerca de los ríos por lo general tenían tierra agrícola, así como suelos ricos y profundos adyacentes a la ciudad, lo cual fue uno de los factores determinantes del crecimiento citadino. Esto ocurrió porque, antes de que los sistemas de transporte terrestre se encontraran bien desarrollados, las granjas necesitaban estar cerca de la ciudad para que los granjeros pudieran transportar sus productos a los mercados en la metrópoli. La riqueza de este suelo agrícola junto a la ciudad era ideal para su expansión. Cuando la población de la ciudad creció, también lo hizo la demanda de tierras y, al elevarse el precio de éstas, las familias y los comerciantes comenzaron a buscar terrenos más baratos lejos de la ciudad. Los desarrolladores y agentes de bienes raíces respondieron con rapidez y ayudaron a la gente a obtener y convertir la tierra agrícola en suelo de uso comercial o residencial. Los terrenos eran percibidos como un activo que se podía comprar y vender por un beneficiario, y no como un recurso no renovable para administrar. Mientras fue posible hacer dinero

al convertir el suelo agrícola a otros propósitos, fue imposible impedirlo, ya que no había fuerzas contrarias lo suficientemente fuertes para frenar esta situación. La conversión a usos urbanos de los suelos alrededor de las ciudades de Norteamérica destruyó muchas áreas naturales que la gente había disfrutado por mucho tiempo. El paseo dominical de la ciudad al campo se volvió más difícil en el momento en que la gente tuvo que manejar más lejos para escapar de los suburbios siempre crecientes. Las características peculiares de los vecindarios y las comunidades fueron cambiadas por la construcción de centros comerciales, complejos de apartamentos y autopistas. La mayoría de estas alteraciones ocurrieron sin considerar cómo podrían afectar a la comunidad biológica o a la vida de las personas que vivían en el área. Las ciudades continuaron creciendo y ciertas secciones dentro de cada ciudad comenzaron a deteriorarse. La actividad industrial siguió concentrándose cerca del agua y en el centro de la ciudad. Asimismo, la contaminación industrial y las multitudes suburbanas

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se hicieron parte del centro de muchas ciudades, dentro de áreas indeseables para vivir. A principios de 1900, la gente que tenía la posibilidad, comenzó a mudarse a la periferia. Esta tendencia continuó después de la Segunda Guerra Mundial, en las décadas de 1940, 1950 y 1960, cuando las políticas del gobierno y una fuerte economía favorecieron las adquisiciones de casas nuevas (deducciones de impuestos y préstamos de bajo interés) y permitieron que más personas compraran casas. En 1947, William Levitt, un desarrollador de la costa Este de Estados Unidos, presentó un nuevo plan de construcción de casas accesibles que estaban lejos de las congestionadas ciudades. Levitt compró millones de hectáreas de campos de papas en Long Island, Nueva York. Sin inversión inicial, y por 65 dólares al mes, fue posible comprar una casa de 6 900 dólares en Cape Cod, ¡y muchos lo hicieron! El sueño de Levitt fue tan exitoso que construyó y vendió miles de casas, terminaba alrededor de 36 diarias. Había nacido un estilo de vida y el hogar de lotes suburbanos Levittown, Nueva York, es decir, tuvo lugar una nueva forma del “sueño americano”. En un principio, este tipo de planeación de uso de suelo y construcción funcionó. Grandes cantidades de personas se convirtieron en propietarios de casas, con un patio donde podían tener un jardín que de alguna manera evocaba a las granjas y villas de campo de las cuales muchos de ellos provenían. El terreno era abundante, además, con petróleo y mano de obra barata, parecía la respuesta que se había estado buscando: una persona podía trabajar en la ciudad y “vivir en el campo”. Los automóviles también eran baratos, lo que permitió a los trabajadores manejar a la ciudad y estar en su hogar al atardecer. En 1950, alrededor de 60% de la población urbana vivía en el centro de la ciudad; para 1990, este número fue reducido a cerca de 30%. La mayor parte de estos hogares se encontraban en suburbios atractivos, lejos de la contaminación y la congestión del centro de la ciudad. Estos grupos de casas se construyeron en lotes grandes que proporcionaban un espacio al aire libre para las actividades de la familia. Los bloques de casas se añadieron a la periferia de la ciudad de una forma descentralizada, en la cual las casas de familias individuales estaban separadas de las estructuras multifamiliares y ambas se encontraban a cierta distancia de los lugares de trabajo, centros comerciales y otros servicios. Este patrón dificultó en gran medida el establecimiento de redes de transporte público, lo cual disminuyó la eficiencia energética e incre-

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mentó el costo de los servicios de suministro de luz. Sin embargo, el transporte público no se consideraba importante debido a la alza en las compras de automóviles y a los sistemas mejorados de autopistas que se acoplaban a las necesidades de transporte de la población suburbana. La conveniencia de un automóvil personal sobrepasó los patrones de vivienda descentralizada, los cuales, a su vez, requerían mejores autopistas que produjeron una descentralización posterior. Para 1960, el crecimiento suburbano no planeado se denominó conurbación. La conurbación es un patrón de vivienda de baja densidad, sin planear y con desarrollos comerciales fuera de las ciudades que, por lo general, tiene lugar en terrenos sin desarrollar. Además, los bloques de viviendas están separados de la zona comercial, y las calles a menudo forman ramificaciones y caminos sin salida. Estos largos trayectos de viviendas rodean las ciudades, por lo que es difícil para la gente encontrar espacios abiertos. Por consiguiente, un residente citadino ya no podrá tomar un autobús y dirigirse a los límites de la ciudad para disfrutar de los espacios abiertos del campo. La forma en que planeamos el uso de suelo y el plano físico de nuestras comunidades es fundamental para la sostenibilidad. Por lo tanto, dos principales rasgos de nuestras prácticas de uso de suelo durante las pasadas décadas han convergido para generar una conurbación no sostenible, que muchas veces es ineficiente y fortuita: • Decretos de zonificación que aíslan la ubicación de los trabajos, las compras, los servicios y las viviendas. • Planeación de un crecimiento de baja densidad cuya meta fue crear accesos para que los automóviles recorrieran extensiones de terreno cada vez mayores. Los complejos problemas que son compartidos por muchas ciudades ponen en evidencia los impactos de la conurbación, tal como la creciente congestión de tráfico, la lenta movilización entre dos sitios, la contaminación del aire, el consumo ineficiente de energía y una dependencia mayor del petróleo, la pérdida del espacio abierto y el hábitat, la distribución no equitativa de los recursos económicos, y la pérdida del sentido de comunidad. Para que una comunidad sea sostenible requiere pasar de la conurbación mal administrada a prácticas de planeación de uso de suelo que establezcan y mantengan una infraestructura eficiente, aseguren vecindarios más unidos y un sentido de comunidad y, por último, que preserven los sistemas naturales.

La conurbación se define como el desarrollo autodependiente fuera del centro de la ciudad y de la urbe, es decir, a lo largo de autopistas y en el lado rural. En términos generales, la conurbación se caracteriza por lo siguiente: • Consumo excesivo de terrenos. • Bajas densidades en comparación con los centros más antiguos. • Falta de alternativas en formas de viajar. • Espacio abierto fragmentado, amplias brechas entre desarrollos y una apariencia desordenada. • Falta de opciones en los tipos de vivienda y en los precios. • Separación de usos según las distintas áreas. • Desarrollos similares de una sola planta. • Centros comerciales rodeados por grandes áreas de estacionamiento. • Falta de espacios públicos y centros comunitarios. Asimismo, la conurbación se presenta de tres formas. (Ver figura 13.3.) En primer lugar, se encuentra en un tipo de crecimiento que implica el desarrollo de suburbios exclusivos, adyacentes a la ciudad, para personas acaudaladas. Estos hogares a menudo se encuentran en grandes lotes individuales en las áreas geográficas más agradables que rodean a la urbe. Muchas veces están ubicados a lo largo del agua, sobre sitios elevados o en escenarios poblados de árboles. Un segundo patrón de la conurbación es el desarrollo de lotes, es decir, la construcción de unidades residenciales similares sobre grandes áreas. En un principio, estos lotes por lo general estaban separados unos de otros por tierras agrícolas. Entonces, se construyeron nuevos caminos para unir las nuevas viviendas con el centro de la ciudad y otros suburbios, lo cual estimuló el desarrollo de una tercera forma de conurbación a lo largo de las rutas de transporte. Esta se conoce como conurbación en cinta y comúnmente consiste en edificios comerciales e industriales que revisten cada lado de la autopista que conecta las áreas de vivienda con la ciudad, las áreas comerciales y las de servicios. La conurbación en cinta origina altos costos debido a la dimensión del suministro de luz y otros servicios públicos. También hace que la extensión de la urbanización parezca mucho más grande de lo que en realidad es, ya que el terreno sin desarrollar es escondido por los frentes de los negocios que miran hacia la autopista. Los suburbios continuaron creciendo y las ciudades (una vez separadas por tierras de cultivo) comenzaron a fusionarse, por lo que

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a)

b)

c)

Figura 13.3 Tipos de conurbación.

Observe los tres diferentes tipos de crecimiento representados en estas fotos. a) Los suburbios prósperos con grandes lotes que se encuentran cerca de la ciudad. b) La conurbación en cinta, que se desarrolla mediante una fila comercial a lo largo de las autopistas. c) Por último, el desarrollo de lotes produce vecindarios que comprenden grandes cantidades de casas similares en pequeños lotes.

se volvió difícil decidir dónde terminaba una ciudad y dónde comenzaba la otra. Este tipo de crecimiento originó el desarrollo de ciudades regionales, las cuales, a pesar de que conservan sus nombres particulares, en realidad son sólo parte de un área urbana más grande denominada megalópolis. (Ver figura 13.4.) La costa Este de Estados Unidos, que comprende de Boston, Massachusetts a Washington, D.C., es un claro ejemplo de una ciudad continua. En el Medio Oeste de Estados Unidos, el área que comprende de Milwaukee, Wisconsin a Chicago, Illinois tiene un patrón similar. Otros ejemplos son de Londres a Dover en Inglaterra, la región de Toronto-Mississauga de Canadá, la costa Sur de Florida hacia el norte de Miami, entre otros.

Factores que contribuyen a la extensión de la urbanización En los albores del siglo XXI, muchas personas, incluso las que toman decisiones gubernamentales, están comenzando a cuestionarse acerca del patrón predominante del desarrollo conurbano. Sin embargo, existen poderosas fuerzas sociales, económicas, y políticas que han estado detrás del desarrollo de los actuales centros urbanos descentralizados en Norteamérica. Por lo tanto, para cambiar este patrón, es preciso considerar los factores subyacentes. Entre las causas de la conurbación están: • Inversiones públicas en carreteras, edificios gubernamentales, agua, drenaje y otras infraestructuras en las áreas periféricas; sin embargo, falta de inversión en los centros existentes.

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

Figura 13.4 Ciudades regionales en Estados Unidos y Canadá. Las luces en esta imagen de satélite muestran las concentraciones poblacionales. Muchas ciudades se fusionaron con sus vecinos para formar ciudades regionales. Por ello, se han desarrollado más de 30 importantes ciudades regionales, cada una con más de un millón de personas. Las principales regiones urbanas se encuentran en la costa Noreste de Estados Unidos (Boston a Washington), la región Sur de los Grandes Lagos (Chicago a Pittsburgh), sur de Florida (de Jacksonville a Miami), la regiones de Canadá, de Toronto y Montreal, y la costa Oeste de California (San Francisco a San Diego). • Regulaciones de uso de suelo que promueven los grandes desarrollos que consumen enormes extensiones de terreno. • El deseo del consumidor por un estilo de vida rural con grandes casas y patios, un ambiente seguro y menos congestión de automóviles.

• Preferencia de los negocios y la industria por autopistas de fácil acceso con un amplio estacionamiento. • Los requerimientos de arrendatarios comerciales de lugares particulares y el diseño para edificios y espacios. • Otras políticas públicas, como las de tarifas fiscales y de servicios.

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• Costos más altos del desarrollo en centros tradicionales y viejos. • Precios más bajos del terreno en áreas periféricas. • Avances en las telecomunicaciones. • Prácticas comerciales de créditos que favorecen el desarrollo suburbano.

Factores de estilo de vida Uno de los factores que han fomentado la conurbación es la riqueza relativa de la población. Esta riqueza está reflejada en las posesiones materiales, como los automóviles y las casas. Con base en los datos del censo de 2003, en Estados Unidos existen 78 vehículos de motor por cada 100 personas. Dado que más de 20% de la población es demasiado joven para manejar, esencialmente existe un vehículo de motor por cada automovilista con licencia en Estados Unidos. Además, cerca de dos tercios de la población viven en casas de propiedad familiar. Con este nivel de riqueza, la gente es libre de elegir dónde y cómo desea vivir. Muchos se sienten atraídos por un estilo de vida que comprende entornos residenciales de baja densidad, con fácil acceso al espacio abierto y aislados de los problemas de la ciudad. También desean manejar distancias considerables para transportarse en estos entornos. Por lo tanto, un patrón de vivienda descentralizada es posible debido al alto índice de propiedad de automóviles que permite un fácil movimiento. Sin embargo, los impactos de la conurbación en nuestra calidad de vida son diversos y comprenden: • Dependencia cada vez mayor del auto, consumo de gasolina y contaminación del aire. • Tiempos y costos cada vez mayores para transportarse del hogar al trabajo y viceversa. • Oportunidades reducidas en cuanto a servicios de transporte público. • Problemas de salud cada vez mayores en niños y adultos debido al estilo de vida sedentario. • Más tiempo en los coches y menos tiempo para la familia, los amigos y la recreación. • Pérdida del sentido del lugar y la decadencia de la comunidad, lo cual origina comunidades dispersas y fragmentadas, así como una disminución en la inter-

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acción social y el aislamiento en áreas urbanas de algunas poblaciones, como los pobres y los viejos.

Factores económicos Varias fuerzas económicas operan para alentar el desarrollo conurbano. La primera de ellas, es que es menos costoso construir en terrenos agrícolas y rurales que en ciudades establecidas. El terreno es más barato, las regulaciones y permisos son en general menos rigurosos, y existen menos cuestiones legales implicadas. Un análisis de los costos de la construcción en el área de la Bahía de San Francisco, California, determinó que costaba entre 25% y 60% más construir en la ciudad que en los suburbios. Muchas leyes fiscales también contribuyeron a fomentar la compra de casas. El interés en préstamos para casas es deducible de los impuestos sobre la renta y, en el pasado, la gente podía evitar los impuestos sobre bienes raíces en las casas que vendían si compraban otro inmueble de igual o mayor valor. Debido a que el valor de las casas por lo regular se incrementa, se creó un mercado para construcciones cada vez más costosas. Asimismo, la conurbación impacta la economía de diversas maneras, que incluyen: • Costos excesivos de las carreteras, extensiones de cables de luz y suministro de servicios para el desarrollo disperso. • Disminución en la oportunidad económica en centros tradicionales. • Falta de inversión en construcciones, instalaciones y servicios existentes en centros de poblaciones y ciudades. • Reubicación de trabajos en áreas periféricas a poca distancia de los centros poblacionales. • Caída en el número de empleos en algunos sectores, como la venta al menudeo. • Aislamiento de los empleados de los centros de actividades, hogares, guarderías y escuelas. • Capacidad reducida para financiar los servicios públicos de los centros urbanos.

Factores y políticas de planeación El desarrollo conurbano también ha sido determinado por muchas cuestiones de planeación y políticas. En primer lugar, hasta hace poco,

sólo se había hecho un pequeño esfuerzo coordinado para planear la forma en que el desarrollo debe ocurrir en áreas urbanas. Hay varias razones para esto: primero, las áreas metropolitanas incluyen varias jurisdicciones políticas (por ejemplo, el área metropolitana de Nueva York comprende aproximadamente 700 unidades separadas de gobierno y abarca los estados de Nueva York, Nueva Jersey y Connecticut). Es muy difícil integrar las actividades de estas jurisdicciones aisladas con el fin de alcanzar una planeación coordinada de la ciudad. Además, es muy complicado para una pequeña unidad de gobierno local, ver “el panorama completo”, y muchos no están dispuestos a ceder su autonomía a un cuerpo gubernamental regional. Por otra parte, las reglamentaciones locales de zonificación muchas veces promueven la conurbación porque prohíben la mezcla de diferentes clases de uso de suelo. La vivienda para una familia, vivienda multifamiliar, las áreas comerciales y para la industria ligera y pesada fueron restringidas a partes específicas de la comunidad. Además, muchas reglamentaciones determinaron una extensión mínima para lotes y casas, lo cual produjo un patrón descentralizado de desarrollo que es soportado por el uso excesivo tanto de los automóviles y carreteras como de las instalaciones de estacionamiento que son necesarias para almacenarlos. Asimismo, muchas políticas gubernamentales en realidad subsidian el desarrollo de ciudades descentralizadas. Por ejemplo, los desarrolladores y la gente que compra las casas y los negocios que se construyen pueden evitar el pago por el costo total de los servicios extendidos a las nuevas áreas. La unidad local del gobierno absorbe el costo de estas mejoras, y éste no sólo recae en quien se beneficiará, sino que se divide entre todas las personas que pagan impuestos. Las carreteras necesarias para soportar los nuevos desarrollos se pagan con dinero federal y estatal, de manera que una vez más el costo no recae sobre los que se beneficiarán más, sino sobre los que pagan impuestos al Estado. Además, los gobiernos federales y estatales no han mantenido el transporte público de una forma equitativa. Por último, cabe mencionar que los impactos de la conurbación al medio ambiente son: • Fragmentación del espacio abierto y del hábitat silvestre. • Pérdida de los suelos agrícolas productivos y la zona forestal.

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• Disminución en la calidad del agua debido a las inundaciones urbanas crecientes, el desarrollo sobre la línea costera y la pérdida de los humedales. • Incapacidad de capitalizar los recursos culturales, históricos y públicos (como los puertos) en los centros de las ciudades y pueblos.

Problemas asociados con el crecimiento urbano no planeado Cuando la población se incrementa y las áreas metropolitanas crecen, salen a la luz varias clases de problemas, los cuales caen en diferentes categorías.

Problemas de transporte La mayoría de las ciudades experimentan continuos problemas con el transporte. Esto se debe principalmente a que cuando las ciudades comenzaron a crecer, se pensó poco en la forma en que la gente iba a trasladarse a través y alrededor de la urbe. Además, en el momento en que los patrones de vivienda y sectores comerciales cambiaron, los mecanismos de transporte también tenían que transformarse para satisfacer las necesidades de traslado del público. Esto por lo general implicó el abandono de los corredores antiguos de transporte y el establecimiento de nuevos. De manera paradójica, la creación de nuevos corredores de transporte estimuló el crecimiento de las áreas a las que servían, los corredores de transporte se volvieron inadecuados. La dependencia al automóvil, el principal medio de transporte, ha requerido la constante construcción de nuevas autopistas. Incluso, en la cultura de Estados Unidos existe una fuerte obsesión por el automóvil. En Los Ángeles, por ejemplo, 70% del área de la superficie de la ciudad se dedica de alguna forma a los automóviles (carreteras, estacionamientos, etc.), comparado con sólo 5% de las áreas con espacios abiertos. De acuerdo con el Departamento de Transporte de Estados Unidos, la persona promedio en ese país pasa nueve horas a la semana viajando en un auto. En muchas áreas metropolitanas, la cantidad de tiempo es mucho mayor, lo cual implica embotellamientos de tráfico. Un estudio del tráfico en el área de

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Planeación del uso del suelo

Figura 13.5 El tráfico de los suburbios.

La congestión de automóviles es una experiencia común para la gente que trabaja en las ciudades pero vive en los suburbios. La popularidad de los automóviles y el deseo de vivir en los suburbios están estrechamente vinculados.

Washington, D.C., concluyó que el empleado promedio que viaja de su casa al trabajo pasa 80 horas al año atorado en el tráfico, además del tiempo que normalmente se necesita para realizar estos viajes. (Ver figura 13.5.) La Comisión de transporte local en Ventura County, California (un condado semirrural con una población de alrededor de 650 000 personas, ubicada justo al noroeste de Los Ángeles), encontró que el condado necesitaría gastar 1 350 millones de dólares durante los siguientes ocho años para ampliar los caminos y hacer cambios sólo para mantener y mejorar un poco el nivel actual del servicio. Esto equivale a más de 168 millones de dólares al año. Este ejemplo no es exclusivo del sur de California sino que es la norma actual para la mayoría de las áreas urbanas y semiurbanas.

Contaminación del aire La dependencia del automóvil, como principal medio de transporte, ha generado problemas importantes de contaminación del aire en muchas ciudades. La mayoría de las principales fuentes industriales de contaminación del aire están bajo control. No obstante, el auto individual con un solo ocupante que va a trabajar, a la tienda o a un restaurante, es una constante fuente de contaminación del aire. Una solución simple a este problema es un

sistema de transporte público centralizado y eficiente. Sin embargo, esto es difícil de lograr con una población altamente dispersa.

Baja eficiencia de la energía La eficiencia energética es baja por varias razones: la primera es que los automóviles son los medios para transportar a las personas de un lugar a otro menos eficientes en relación con la energía que utilizan. En segundo lugar, los grandes trayectos que separan los hogares de los lugares de trabajo y de los centros comerciales requieren manejar distancias adicionales. En tercer lugar, las rutas aglomeradas de coches ocasionan que se desperdicien muchas horas en el tráfico “a vuelta de rueda”, lo cual consume demasiado combustible. Por último, los hogares de una sola familia requieren más energía para la calefacción y el aire acondicionado que las viviendas multifamiliares.

Pérdida del sentido de comunidad A pesar de que es difícil medir el sentido de comunidad, existe un acuerdo general de que en los desarrollos de suburbios dispersos, existe una pérdida de éste. En muchos lugares, la gente permanece dentro de sus casas y

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patios y no camina de manera rutinaria por el vecindario. Cuando abandona las paredes de su hogar, lo hace en coche y va a algún otro lado. Este patrón de conducta reduce la interacción humana, aísla a la gente de sus vecinos y minimiza en gran medida el sentido de comunidad.

Muerte del centro de la ciudad En la actualidad, menos de 10% de las personas trabajan en el centro de la ciudad. Cuando abandonan la ciudad y se mudan a los suburbios, se llevan la compra de energía y los pagos fiscales con ellos. Por lo tanto, la ciudad tiene menos ingresos para mantener los servicios que el público necesita. Cuando la calidad de los servicios en los centros urbanos decae, también disminuye la calidad de vida, los vuelos de la ciudad se incrementan y comienza un espiral descendente de decadencia. Un problema adicional es el declive de la zona de negocios del centro. Cuando se construyen los centros comerciales adecuados para la gente de los suburbios, la zona de negocios del centro declina porque la gente ya no necesita ir de compras a la ciudad. Entonces, los negocios del centro de la ciudad se van a la quiebra o se retiran del lugar, lo cual priva a los residentes subsistentes de los servicios básicos, por lo que deben viajar grandes distancias para satisfacer sus necesidades básicas.

Costos mayores de la infraestructura La infraestructura comprende todos los elementos físicos, sociales y económicos que son necesarios para mantener a la población. Siempre que se presenta un nuevo desarrollo comercial o de vivienda en la periferia de la ciudad, los servicios municipales se deben extender a esa área. Los servicios de alcantarillado, agua potable, gas natural, así como la electricidad, escuelas y estaciones de policía, carreteras y aeropuertos, todos son necesarios para mantener a esta nueva población. Ampliar estos servicios a las nuevas áreas es mucho más costoso que suministrar servicios a las zonas ya existentes en la ciudad, debido a que la mayor parte de la infraestructura ya estaba presente.

Pérdida del espacio abierto Una de las características más importantes del paisaje urbano agradable es la presencia de espacios abiertos. Estos campos abiertos, parques, bulevares y usos de suelo simila-

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res permiten a la gente escapes visuales de la congestión de la ciudad. Sin embargo, el crecimiento urbano no planeado no le da importancia a este factor. En consecuencia, para proveer de áreas verdes al paisaje urbano se tienen que derribar edificios, y los espacios abandonados se deben renovar para convertirse en parques y otros espacios abiertos.

Pérdida de tierras de cultivo La mayor parte del terreno que ha sido urbanizado antes fue utilizado para cultivos de alto valor. El terreno que es plano, bien drenado, accesible al transporte y cercano a la ciudad, es un suelo ideal para el cultivo. Sin embargo, también es un terreno para desarrollos de primera clase. Las áreas que una vez soportaron cultivos ahora soportan desarrollos de viviendas, centros comerciales y lotes para estacionamiento. (Ver figura 13.6.) Por ejemplo, la zona de San José, California, que una vez fue agrícola, ahora es conocida como un área de alta tecnología. Asimismo, los bosques anaranjados que eran característicos de Miami y Los Ángeles desde hace mucho tiempo se han transformado en suburbios, complejos de oficinas y centros comerciales. El desarrollo urbano de los suelos de cultivo continúa a pasos agigantados. En la actualidad, el terreno está siendo convertido a usos urbanos a una tasa de más de 400 000 hectáreas (un millón de acres) al año. Cerca de un tercio de este terreno es suelo agrícola de primera clase. Varios estados han establecido programas para proteger a los granjeros que no desean vender sus tierras a las constructoras. Estos programas por lo general piden a los granjeros, a cambio de impuestos más bajos sobre las tierras, que se inscriban en ejidos de conservación que les impidan a ellos o a propietarios futuros utilizar el terreno para cualquier otra cosa que no sea el cultivo.

Problemas de contaminación del agua Una gran área de superficie impermeable produce un alto índice de inundaciones y es potencial para aluviones. Por ejemplo, un centro comercial tradicional cuenta con un estacionamiento pavimentado cuatro veces más grande que el espacio ocupado por el edificio. Los desbordamientos de los lotes de estacionamientos pavimentados transportan contaminantes (aceite, refrigerantes, piezas de plástico) a las corrientes locales y estanques.

Problemas de inundación de bordes ribereños Debido a que un gran número de ciudades se establecieron a lo largo del agua, muchas están ubicadas en áreas denominadas bordes ribereños. Éstas son áreas bajas cercanas a los ríos y, por lo tanto, están sujetas a inundaciones periódicas. Algunos bordes ribereños se inundan cada año, mientras que a otros les ocurre con menos regularidad. Por lo general son terrenos planos, y por ello son áreas atractivas para el desarrollo residencial aunque sufran de inundaciones periódicas. Un mejor uso de estas áreas consiste en destinarlas para espacios abiertos o recreativos, a pesar de que los desarrolladores y la industria ligera continúen construyendo casas en estas áreas. En términos generales, cuando un borde ribereño se desarrolla para uso comercial o residencial, se construye una barda de contención para prevenir las inundaciones naturales que son periódicas en el área. Esto aumenta el costo del desarrollo, incrementa el costo de las aseguradoras y crea problemas de niveles altos de agua en las corrientes de la parte baja. Con frecuencia, el dinero de los impuestos es usado para reparar el daño que resulta del uso imprudente de estas áreas. El desarrollo en los bordes ribereños es uno de los problemas más insidiosos asociados con el rápido crecimiento de la población. A mayor incremento de la población, es probable que áreas menos adecuadas se utilicen para las viviendas, a pesar de que estén sujetas a inundaciones anuales o a daños menos frecuentes. Las inundaciones son un fenómeno natural. Al contrario de la creencia popular, no existe evidencia que soporte la premisa de que en la actualidad las inundaciones son peores de lo que fueron hace 100 o 200 años, excepto quizás en las cuencas acuíferas aisladas y pequeñas. Sin embargo, queda la duda sobre si los métodos de control de inundaciones urbanas (bardas, barreras y diques) han tenido efectos adversos en las corrientes inferiores durante los periodos de niveles altos de agua, debido a que impiden que el agua se propague en los bordes ribereños. Esta situación obliga a que cantidades grandes de agua sean canalizadas a las áreas de las corrientes descendentes. Sin duda, lo que sí ha incrementado es la pérdida económica causada por diversas inundaciones. En 1993, durante un evento de inundación generalizado que involucró a los ríos Mississippi y Missouri, la U.S. Army Corps of Engineers estimó daños por más de 1 500

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Ciudad A

Ciudad B Autopista principal

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Centro comercial

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Autopista principal

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Ciudades C

millones de dólares en propiedad residencial y comercial. (Ver figura 13.7.) Esta pérdida refleja el hecho de que más ciudades, industrias, carreteras y autopistas se han construido sobre los bordes ribereños. Algunas veces no existen alternativas al desarrollo en estas áreas, pero los riesgos frecuentes sólo son ignorados. Debido a las pérdidas causadas por la inundación, los desarrollos en estas zonas no se deberían utilizar más que para usos agrícolas o recreativos. Muchas comunidades han decretado reglamentos de zonificación en los bordes ribereños para restringir las construcciones futuras en estos lugares. A pesar de que tales reglamentaciones pueden impedir pérdidas económicas adicionales, ¿qué sucede con los individuos que ya viven en un borde ribereño? Estos reglamentos, por lo general, permiten a los residentes actuales permanecer en estas áreas. La reubicación, con la pérdida financiera consiguiente, es la única alternativa. Tales situaciones son desafortunadas; tal vez la planeación apropiada en el futuro considere impedir estos problemas.

Desperdicio de los humedales Figura 13.6 Pérdida de las tierras de cultivo. Cuando las ciudades crecieron hacia fuera, eventualmente se desarrollaron juntas para formar una ciudad regional. Los terrenos entre ellas, una vez utilizados para la agricultura, se emplearon para fines residenciales y comerciales. Las rutas mejoradas de transporte y las instalaciones conjuntas (como aeropuertos, centros comerciales y colegios comunitarios) aceleraron esta pérdida de tierras de cultivo.

Figura 13.7 Inundación en un borde ribereño. Los métodos de control e inundaciones urbanas (bardas, barreras y diques) muchas veces canalizan las aguas de inundación corriente abajo con resultados catastróficos. Estas fotos muestran algunas de las inundaciones que ocurrieron a lo largo del río Mississippi en 1993. CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

Dado que el acceso al agua fue y continúa siendo importante para el desarrollo industrial, muchas ciudades están localizadas en áreas con extensos humedales. Éstos son áreas que periódicamente se cubren de agua; comprenden pantanos, marismas, áreas costeras y estuarios. Algunos humedales, como los estuarios y los pantanos, permanecen con agua, mientras otros, como muchos pantanos, tienen líquido estancado sólo una parte del año. Además, muchos humedales tienen agua estancada sólo unas pocas semanas al año, a menudo en la primavera, cuando la nieve se funde. Debido a que en los humedales se desarrollan mosquitos y a veces son barreras para el movimiento libre de la gente, con frecuencia son considerados peligrosos o inservibles. La mayoría de ellos son drenados, rellenados o utilizados como tiraderos. Muchas ciudades modernas tienen grandes áreas de humedales que están completamente cubiertas, y que llegan a tener pequeñas corrientes por debajo de las calles, encerradas por completo en concreto. Sin incluir a Alaska, Estados Unidos ha perdido cerca de 53% de sus humedales desde la colonización europea hasta el presente. Esto es igual a una pérdida de 89 a 42 millones de hectáreas (220-100 millones de acres). El índice de pérdida actual es de cerca de 50 000 hectáreas (124 000 acres) al año. También existen 68 millones de hectáreas (170 millones de acres) de humedales en Alaska. En su mayo-

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ría, éstos son cenagales, casi sin ninguna pérdida en los pasados 200 años. Cada tipo de humedal tiene cualidades únicas y sirve de hogar a muchas clases de plantas y animales. Debido a que la mayoría de los humedales reciben constantes entradas de nutrientes del agua que se drena de la tierra circundante, son lugares productivos, excelentes para que las especies acuáticas crezcan con rapidez. Además, los humedales por lo general son cruciales para la reproducción de muchos tipos de animales. Por ejemplo, algunos peces utilizan los estuarios y los pantanos para desovar. Los humedales también proporcionan sitios de anidación para muchas clases de aves y sirven como hábitats fundamentales para un gran número de especies. La caza de aves acuáticas y la industria pesquera comercial y deportiva dependen de estos hábitats para producir y proteger a las especies más jóvenes que cosechan. Sin embargo, el impacto humano sobre los humedales ha degradado de manera severa o, incluso eliminado, estos hábitats de crianza y depósito de huevos. Además de proporcionar un hábitat necesario para los peces y otros organismos, los humedales suministran filtros naturales para los sedimentos y los desbordes. Este proceso de filtración permite que el agua se limpie de manera biológica antes de que ingrese a cuerpos más grandes de agua, como lagos y océanos, además reduce la carga de sedimentos transportada por los desbordes. Los humedales también protegen las líneas costeras de la erosión. Pero, cuando los humedales se destruyen, la protección natural que proporcionan contra la erosión debe ser reemplazada por medidas artificiales costosas, como las paredes de contención.

Otras consideraciones sobre el uso de suelo El estatus geológico de un área también debe considerarse en las decisiones de uso de suelo. La construcción de ciudades a los lados de los volcanes o en fallas con tendencia a los sismos ha provocado grandes pérdidas de vidas y propiedades. La construcción de casas y pueblos en laderas inestables o en áreas sujetas a incendios periódicos también es imprudente. Sin embargo, cada año, más casas se derrumban en las laderas de California y los incendios consumen hogares en medio del árido oeste. Otro problema en algunos lugares es la falta de agua. Por ejemplo, California del Sur y las áreas metropolitanas en Arizona deben importar agua para mantener a sus comunidades. La planeación sensata limitaría el cre-

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cimiento al punto de lograr un sostenimiento con los recursos disponibles. El riesgo de la escasez aguda de agua en Pekín, China, obligó al gobierno a considerar una desviación masiva de 1 200 km (745 millas) de agua del río Yangtze a la ciudad. En la medida que continúe creciendo la población de tales lugares, la atención sobre los recursos de las aguas regionales incrementará. Las ciudades sedientas muchas veces provocan dilemas en el uso de suelo más allá de los límites de la ciudad. Suministrar agua y energía a las ciudades muchas veces implica la construcción de presas que inundan algunos valles que tienen un significativo valor cultural, escénico o agrícola. Para un desarrollo más extenso de este tema, ver el capítulo 16 sobre el uso del agua.

Principios de la planeación del uso de suelo La planeación del uso de suelo es un proceso de evaluación de las necesidades y deseos de la población, las características y valores del suelo, y varias soluciones alternativas al uso de una superficie de terreno en particular antes de que se realicen cambios. Además, la planeación del uso de suelo incluye los deseos de muchos intereses en conflicto. Las necesidades económicas y personales de la población son la fuerza motivadora central para que las decisiones del uso de suelo se lleven a cabo. Sin embargo, las cualidades únicas de porciones específicas de terreno impiden ciertos usos, se acomodan medianamente a unos, pero son muy adecuados para otros. Por ejemplo, los bordes de la ribera de un río no son apropiados para construir estructuras permanentes, se ajustan de manera sencilla a usos recreativos como parques, pero son más útiles como reservas naturales. Es sencillo convertir el terreno cerca de las ciudades en usos residenciales, pero éste podría ser más valioso para el cultivo de frutas y vegetales que la gente necesita. Esto aplica de manera especial cuando el suelo de cultivo es escaso cerca de los centros urbanos. Para tomar buenas decisiones respecto del uso de suelo, cada pieza de terreno debe ser evaluada al igual que cada uno de los usos en conflicto que se le asignan. Cuando se toman decisiones sobre el uso de suelo, el proceso muchas veces involucra al público, así como a los terratenientes privados, desarrolladores, gobierno y grupos es-

peciales de interés. Cada grupo tiene deseos especiales y argumentará que sus deseos son los más importantes. Por ello, la gente debe tener principios y procesos para guiar la toma de decisiones sobre el uso de suelo, sin importar sus deseos o intereses personales. Una regla básica es hacer los menores cambios posibles; sin embargo, cuando los cambios son precisos o sugeridos, se deben tomar en cuenta varios factores: 1. Evaluar y registrar cualquier característica única geológica, geográfica o biológica del terreno. Algunas características únicas del suelo tienen que ser preservadas debido a su valor especial para la sociedad. El Gran Cañón, el Parque Nacional Yellowstone, y muchas otras áreas de vida silvestre han sido apartadas para preservar sus estructuras físicas únicas, características escénicas, ecosistemas especiales u organismos raros. A un nivel más local, una corriente de agua puede proporcionar oportunidades de pesca cerca de una ciudad, o un terreno puede tener un excelente potencial agrícola que destaque sobre otros usos. La ciudad de Nueva York adquirió y protegió una cuenca acuífera que suministra agua para la ciudad a un costo mucho más bajo que el tratamiento del agua del río Hudson. 2. Preservar las características culturales o históricas únicas. Algunas porciones de paisaje, áreas dentro de las ciudades y ciertas estructuras tienen importancia cultural, histórica y religiosa que no debe ser comprometida por las decisiones de uso de suelo. En muchas ciudades, los edificios históricos se han preservado, incluso, se han reservado secciones particulares como distritos históricos. Los sitios sagrados, muchos campos de batalla y lugares de importancia histórica única muchas veces son protegidas de los desarrollos. 3. Conservar el espacio abierto y las características ambientales. Se debe reconocer que el espacio abierto y las áreas naturales no son de bajo valor; por lo tanto, deben ser aprovechados de la mejor manera. Muchos estudios de comportamiento humano han demostrado que cuando la gente tiene opciones, elegirá escenarios que le proporcionen una vista de la naturaleza o que le permitan verla a distancia. Algunos han afirmado que esto es

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Pérdida de humedales en Louisiana Louisiana tiene extensos humedales costeros a lo largo del Golfo de México que constituyen cerca de 40% de los humedales en Estados Unidos, exceptuando los de Alaska y Hawaii. Sin embargo, desde 1956, se han perdido cerca de 3 500 kilómetros cuadrados (1 300 millas cuadradas). Ésta es un área de aproximadamente el tamaño de Rhode Island. Los índices recientes de la pérdida van de 65 a 90 kilómetros cuadrados (25-35 millas cuadradas) al año. Existen varias razones para la disminución de los humedales, pero la actividad humana es la causa principal. Gran parte de la línea costera de Louisiana está constituida por fango pobremente compactado, que se erosiona fácilmente cuando se expone al viento y a la acción de las olas. Las fallas en las rocas que yacen por debajo del fango están causando que la tierra se incline hacia abajo, permitiendo que el océano la invada. Ésta es la causa principal de cerca de 60% de la pérdida de humedales. En el pasado, las dos acciones —pérdida por inclinación y adición de sedimentos del río Mississippi— estuvieron balanceadas. La pérdida debida a la inclinación fue reemplazada por sedimentos adicionales del río. Sin embargo, dos acciones humanas han reducido la cantidad de sedimentos que se añadieron. Los estanques y presas de corriente arriba en los ríos Missouri y Mississippi redujeron la cantidad de sedimentos suministrados a la región mediante el reemplazo de los sedimentos perdidos. Además, los diques en el río Mississippi han impedido la inundación que, por siglos fue una parte normal del comportamiento del río Mississippi inferior. Por lo tanto, los sedimentos fueron arrastrados al Golfo de México y no contribuyen a la construcción de humedales cerca de la costa. Sin la constante adición de sedimentos, los fangos se compactan, lo cual, junto con el declive de la tierra, da como resultado la erosión y la pérdida de humedales. Asimismo, los canales de navegación y los asociados con la producción de gas y petróleo son responsables de cerca de 30% de la pérdida actual de humedales. Existen nueve canales principales de navegación y, en total, existen 13 000 kilómetros (8 000 millas) de canales. Típicamente, las compañías de producción cortan los canales a través de los pantanos para dar acceso fácil a las plataformas de explotación e instalaciones de producción a los barcos y

una necesidad biológica profundamente enraizada, mientras otros sugieren que es un rasgo cultural aprendido. Sin importar su origen, los planeadores urbanos saben que el acceso al espacio abierto y a las áreas naturales es una consideración importante cuando se determina cómo se usará el suelo, por lo tanto, tiene sentido proteger el espacio abierto dentro y cerca de los centros poblacionales. 4. Reconocer y calcular el costo de los cambios adicionales que se requerirán para que el uso de suelo alterado se adecue. Siempre que el uso de suelo se altera, se necesitarán modificaciones adicionales para adecuar el cambio. Por ejemplo, cuando se construye un desarrollo resi-

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Planeación del uso del suelo

otros equipos. Cuando se encuentra petróleo o gas, se debe transportar a tierra a través de tuberías. La colocación de tuberías muchas veces requiere recortar canales adicionales a través de los humedales. Estos canales rompen la pared de vegetación que protege el barro suave y permiten que la acción de las olas penetre en los pantanos, matando a la vegetación. Ambas actividades abren los pantanos a la acción de las olas y aceleran el ritmo de erosión. La nutria, un roedor introducido de Sudamérica, también contribuye al problema. Estos animales se reproducen rápidamente y forman poblaciones tan grandes que se comen toda la vegetación del área local. Esto expone los barros a la erosión y contribuye a la pérdida de los humedales. Atrapar a estos animales por su pelaje en algún tiempo fue rentable para los residentes locales y ayudó al control de estas especies. Sin embargo, un cambio en la opinión pública redujo la aceptación de las pieles como ropa y deprimió este mercado, en consecuencia, la captura de la nutria se volvió poco rentable. En 1998 fue publicado un estudio conducido por el Departamento de Recursos Naturales de Louisiana. Éste pidió miles de millones de dólares de inversión federal para proteger a los humedales. Una fuente lógica de estos fondos serían las regalías pagadas al gobierno federal por las compañías de producción petrolera en alta mar. Los principales rasgos del plan comprendían cambios en las prácticas de navegación actuales, la construcción de nuevas instalaciones de navegación corriente abajo a partir de Nueva Orleáns, así como controlar la apertura de diques a lo largo de la parte baja del Mississippi para restaurar una parte de la inundación que en un tiempo fue una parte normal del ecosistema. Sin embargo, poderosos intereses están en conflicto en relación con este plan. Los intereses de navegación consideran que los cambios en la navegación les costarán dinero. Por otro lado, la gente que actualmente vive en las áreas inferiores protegidas por diques, debe ser reubicada aun si se inicia la inundación controlada. Cambiar la calidad del agua añadiendo agua dulce a un sistema de agua ligeramente salada cambiará las clases de organismos presentes y dañará algunas actividades tradicionales de pesca. No obstante, existe un plan y el Congreso tendrá que decidir qué elementos del plan autoriza y la cantidad de dinero asignada para su implementación

dencial nuevo, se requerirán escuelas y otros servicios municipales, las carreteras tendrán que ser mejoradas, y el uso anterior del suelo se pierde. Con frecuencia, el costo de estos cambios no recae sobre el desarrollador o el dueño de la vivienda sino que se vuelve responsabilidad de la comunidad entera; es decir, todo mundo paga el costo adicional a través de incrementos fiscales. En muchas áreas, los servicios básicos, como el suministro de agua, presentan problemas severos. No tiene sentido construir nuevas viviendas cuando no hay suficiente agua para mantener a la población existente. 5. Planear viviendas mixtas y usos comerciales del suelo en proximidad unos con otros.

Uno de los principales problemas asociados con el desarrollo de Norteamérica es que las viviendas son segregadas de los centros comerciales y de otros servicios. La mezcla de diferentes clases de uso (vivienda para una sola familia, apartamentos, compras y otras áreas de servicio, y oficinas) permite una conexión más fácil entre los diferentes servicios sin depender del automóvil. Caminar o andar en bicicleta es posible cuando estos diferentes usos se encuentran a una distancia pequeña unos de otros. 6. Planear una variedad de opciones de transporte. Es necesario planear opciones de transporte diferentes al automóvil. En la actualidad, la mayor parte de las áreas

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Preservación de las tierras de cultivo en Pennsylvania La organización no gubernamental American Farmland Trust reconoce a Pennsylvania como el estado líder en el número de granjas y acres de tierra de cultivo protegidas. El Consejo de Preservación Agrícola (APB, Agricultural Preservation Board) es la oficina estatal que supervisa los programas que proporcionan beneficios agrícolas y administra los programas legislativos designados para preservar la tierra de cultivo. El Programa para la Adquisición de Ejidos para la Conservación Agrícola de Pennsylvania fue desarrollado en 1988 para ayudar a desacelerar la pérdida de tierra de cultivo de primera calidad a usos no agrícolas. El programa permite al estado, condado y gobiernos locales, comprar ejidos de conservación (algunas veces denominados derechos de desarrollo) a los propietarios de tierras de cultivo de calidad. El primer ejido fue adquirido en 1989. Los condados que participaron en el programa han designado consejos de preservación de tierra agrícola. Como supervisor del programa, el APB es responsable de distribuir los fondos estatales, aprobar y monitorear los programas del condado y realizar adquisiciones de ejidos específicos. Para ser elegida como adquisición de ejidos, una granja será calificada frente a otras parcelas elegibles de acuerdo con el siguiente criterio:

urbanas y rurales no son adecuadas para las bicicletas. A pesar de que es legal andar en bicicleta por las calles, por lo general es inseguro debido a las altas velocidades del tráfico vehicular y a las pobres condiciones de la superficie de los caminos y bordes del pavimento. En algunas áreas se cuenta con carriles especiales para bicicletas, pero son raros en gran parte de Norteamérica. Caminar es una forma saludable y placentera de ir de un lugar a otro; sin embargo, cruzar las calles amplias y concurridas es difícil porque muchas áreas carecen de banquetas, y las áreas de servicio relacionadas a veces están apartadas. Esto tiende a desalentar este modo de transporte. Las residencias en grupos y las áreas de servicios permiten una mejor planeación de las rutas de carreteras y autobuses que permitan a la gente ir de un lugar a otro sin depender de los automóviles. 7. Establecer los límites y requerir la administración del crecimiento con patrones compactos de desarrollo. Gran parte en este crecimiento sin planeación ocurre debido a que no existe

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• La calidad de la tierra de cultivo. Las regulaciones estatales requieren que los ejidos sean adquiridos en granjas de un tamaño mínimo de 50 acres. Las parcelas pequeñas, por ejemplo de 10 acres, se pueden resguardar si son adyacentes a tierras de cultivo preservadas que se utilizan para la producción de cultivos únicos en el área. Al menos una mitad del área debe ser tierra de cultivo cosechada, pastura o tierra de pastoreo. • Mayordomía. Las granjas son calificadas con base en el uso de las prácticas de conservación y la mejor administración en términos del manejo de nutrientes y el control de la erosión del suelo y la sedimentación. • Probabilidad de conversión. Las facilidades ofrecidas en venta a los condados son calificadas o puntuadas para la adquisición, con base en factores como la proximidad de la granja a las líneas de alcantarillado y agua, la cantidad y tipo de uso agrícola en la vecindad, y la cercanía de otras tierras de cultivo preservadas. Los granjeros tienen la opción de elegir si reciben las ganancias por las ventas de ejidos en un pago por la suma global o a plazos. Muchos granjeros utilizan las ganancias de estas ventas para pagar deudas, expandir operaciones y como una forma de transmitir sus granjas a la siguiente generación.

un plan para el uso de suelo, o éste no se ejecuta. Una herramienta muy efectiva que promueve el uso eficiente del suelo es el establecimiento de un límite al crecimiento urbano para un municipio. Un límite al crecimiento urbano establece una frontera dentro de la cual se puede realizar el desarrollo. El desarrollo fuera de la frontera es restringido de manera severa. Uno de los resultados más importantes de establecer fronteras al crecimiento urbano es la gran cantidad de planeación que debe preceder al establecimiento del límite, ya que esto permite a toda la comunidad saber qué se está haciendo y hacer que el desarrollo ocurra en etapas lógicas que no alteren la capacidad de la comunidad para suministrar servicios. Este mecanismo también estimula los usos de suelo urbano de mayor densidad. 8. Alentar el desarrollo dentro de las áreas que ya tenían una infraestructura de soporte de manera que la duplicación de recursos no sea necesaria. Debido a que todo el desarrollo de terrenos por la actividad humana requiere un suministro de servicios, es lógico que

los desarrollos residenciales y comerciales se realicen donde la infraestructura ya esté presente. Esto incluye a los sistemas eléctricos, teléfono, alcantarillado, agua potable y transporte; también comprende industrias de servicios, como comercios, bancos, restaurantes, hoteles y entretenimiento; además, incluye escuelas, hospitales y protección policiaca. Si el desarrollo se realiza lejos de estas áreas, será costoso extender o duplicar los servicios en la nueva ubicación. Además, todas las grandes ciudades y la mayor parte de las pequeñas tienen lotes vacantes o edificios abandonados que han sobrevivido a su utilidad o están desocupados debido al cambio de los negocios o las necesidades de vivienda. Estos terrenos ya son urbanos y están cerca de los servicios municipales, así que las construcciones se pueden renovar o demoler fácilmente y reemplazase. Muchos argumentarán que esto es muy costoso, pero si no hay opciones, estos espacios serán usados y su redesarrollo puede ser importante en la revitalización de los espacios interiores de la ciudad.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Mecanismos para implementar planes de uso de suelo La planeación del uso de suelo requiere la formulación de una lista ordenada de las prioridades para el uso de suelo disponible. Desarrollar un plan precisa la recolección de datos sobre el uso actual, así como información geológica, biológica y sociológica. A partir de estos datos, se realizan proyecciones acerca de las necesidades de las personas en el futuro. Toda la información recabada se integra con las proyecciones; además, cada parcela de tierra se evalúa y se le asigna el mejor uso bajo estas circunstancias. Existen básicamente tres componentes que contribuyen a la implementación exitosa de un plan de desarrollo de uso de suelo: las decisiones sobre el uso de suelo deben ser asignadas por un cuerpo gubernamental regional, la tierra o sus derechos de desarrollo se pueden adquirir, y se deben utilizar leyes o reglamentos para regular el uso de suelo. (Ver tabla 13.1.)

Establecimiento de agencias de planeación regional o estatal La planeación nacional y regional muchas veces es más efectiva que la planeación local para el uso de suelo, ya que las fronteras políticas rara vez reflejan la base de datos geológicos y biológicos que se utiliza en la planeación. Las entidades más grandes contienen una mayor diversidad de recursos panorámicos y pueden pagar la contratación de planificadores profesionales. También es probable que un método regional impida la duplicación de instalaciones y produzca una eficiencia mayor. Por ejemplo, las ubicaciones aeroportuarias deben estar basadas en un plan regional que incorpore todas las jurisdicciones locales. Así, tres ciudades con sólo 30 kilómetros (20 millas) de separación no podrían construir tres aeropuertos separados donde un aeropuerto regional cubriría las necesidades a un costo más bajo para los contribuyentes fiscales. En Norteamérica, la mayoría de los cuerpos gubernamentales regionales están presentes de manera voluntaria en estos rubros y carecen de todo poder para implementar los programas. Su único trabajo es aconsejar a los miembros del gobierno local, quienes muchas veces están dispuestos a ceder poder. En ocasiones, ellos ven la política desde una perspectiva más estrecha y anteponen sus propios intereses a las metas de la región.

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

Tabla 13.1

Estrategias de planeación de uso de suelo

La planeación del uso de suelo sostenible requiere la consideración de un amplio espectro de factores, incluyendo el transporte, la densidad del desarrollo, la eficiencia energética, los corredores naturales y los espacios abiertos, así como la administración del crecimiento. A continuación se presentan las estrategias o componentes críticos de la planeación integral que sirven para abordar los problemas complejos del uso de suelo que enfrentan nuestras comunidades.

Diseño orientado al tránsito La planeación y el diseño de estrategias para el desarrollo de comunidades con mezcla de usos, donde se puede caminar a lo largo de áreas establecidas junto a los accesos al tránsito.

Estrategias de uso mixto Desarrollo que promueve la coexistencia de muchos locales y servicios en un área cercana a la comunidad, a fin de reducir la dependencia del automóvil.

Fronteras de crecimiento urbano Es una estrategia regulatoria para limitar la conurbación mediante la creación de una frontera geográfica para el nuevo desarrollo durante un periodo.

Desarrollo contenido Una estrategia que promueve la densidad del desarrollo y una mayor eficiencia dentro de las fronteras urbanas existentes.

Áreas verdes Estrategia para preservar los espacios abiertos y los sistemas naturales. Se busca proveer oportunidades recreativas al conectar a las ciudades, suburbios y áreas rurales a través de los corredores lineales como parques y caminos.

Redesarrollo de los campos marrones Una estrategia para regresar las áreas urbanas inactivas y muchas veces contaminadas denominadas “campos marrones” al uso productivo.

Transferencia de derechos de desarrollo Método para intercambiar derechos de desarrollo con las constructoras para incrementar la densidad del desarrollo y proteger el espacio abierto y los usos existentes del suelo.

Protección al espacio abierto Implementar formas para proteger el espacio abierto urbano, la comunidad, las tierras de cultivo, los humedales, los bordes ribereños, los pastizales, los bosques y las tierras arboladas, y los terrenos costeros.

Forestación urbana Plantar y mantener a los árboles dentro de una ciudad o comunidad; es una estrategia que busca reducir tanto las emisiones de carbono como los gastos de energía por calefacción y enfriado.

Consorcios de territorio Organizaciones no lucrativas locales, regionales o estatales que están involucradas directamente en la protección a largo plazo de los recursos importantes de tierras.

Protección a la tierra agrícola Estrategias para preservar la tierra que nos alimenta y viste, proporciona espacio abierto, alimento y hábitat para la diversidad de vida silvestre, y mantiene un vínculo con la herencia agrícola de nuestra nación.

Protección al acceso solar Medidas para proporcionar protección legal a los propietarios de bienes de raíces que invierten en sistemas de energía solar a través de las regulaciones de acceso solar. Fuente: Departamento Estadounidense de Energía.

Una forma de alentar la planeación regional consiste en desarrollar políticas a nivel estatal, municipal o nacional. El primer estado en desarrollar un programa de uso de suelo integral a nivel estatal fue Hawaii. A principios de la década de los sesenta, gran parte de la belleza natural de Hawaii fue destruida a fin de construir casas y apartamentos para la población creciente. El mismo territorio que atrajo turistas había sido destruido para proporcionar hoteles y supermercados para ellos. Los gobiernos locales habían fracasado en establecer y hacer cumplir los controles de uso de suelo. En consecuencia, en 1961, se fundó la Comi-

sión de Uso de Suelo del estado de Hawaii. Esta comisión designó todo el territorio como urbano, agrícola o de conservación. Cada parcela de tierra podría ser usada sólo para su propósito designado. Otros usos de suelo fueron permitidos mediante permisos especiales. A la fecha, los resultados de la acción de Hawaii muestran que el plan fue exitoso en controlar el crecimiento urbano y preservar la belleza natural de las islas, aunque la población continúa creciendo. (Ver figura 13.8.) Varios estados y ciudades intentan seguir el liderazgo de Hawaii en regulación de uso de suelo. (Ver tablas 13.2 y 13.3.) Algunos

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han aprobado la legislación referente a los tipos especiales de uso de suelo. Los ejemplos incluyen la preservación de humedales, la protección de bordes ribereños y la conservación de sitios escénicos e históricos. A pesar de que la implicación directa del Estado en la regulación de uso de suelos es relativamente nueva, se espera que crezca. Sólo los niveles de gobierno, altos y bien financiados pueden pagar el costo creciente de la planeación adecuada del uso de suelos. También es más probable que los gobiernos estatales, provinciales y regionales tengan el poder de contrarrestar las influencias económicas y políticas de los desarrolladores de terrenos, cabilderos y otros grupos de interés especial cuando surgen los conflictos sobre las políticas específicas del uso de suelos. Los gobiernos nacionales también tienen una función que realizar. Debido a que estos gobiernos administran el uso de grandes cantidades de terrenos, la política nacional determinará de qué manera esas áreas se pueden usar. La designación en el nivel federal de terrenos como salvajes, bosques, pastizales o parques por lo general implica el balance de las prioridades nacionales y los deseos locales. Como en los asuntos locales del uso de suelo, los conflictos sobre el uso de terrenos federales muchas veces son de carácter económico e implican compromisos.

Figura 13.8 Plan de uso de suelo en Hawaii. Hawaii fue el primer estado en desarrollar un plan integral de uso de suelo. Este desarrollo en un área agrícola fue detenido en la década de los sesenta, cuando el plan fue implementado.

Tabla 13.2 Estado California

Florida

Adquisición de tierras o derechos de uso Es probable que la manera más simple de proteger los terrenos atractivos sea comprarlos. Cuando los terrenos de propiedad privada se requieren para propósitos especiales, deben ser comprados al propietario, quien tiene el derecho de fijar un precio justo por su propiedad. Cuando se determina que el terreno tiene un valor público alto, entonces se debe adquirir el terreno o los derechos de uso. Muchas organizaciones ambientalistas compran terrenos de valor histórico, escénico o ambiental. En algunos casos, los propietarios no están dispuestos a vender el terreno pero sí lo están a limitar los usos a los cuales se debe someter la propiedad en un futuro. Por lo tanto, los terratenientes tienen la opción de vender el derecho a desarrollar el terreno o aceptar las restricciones sobre los usos que debe considerar cualquier propietario futuro.

Regulación del uso Muchas comunidades no están en la posición financiera de adquirir terrenos; por lo tanto, intentan regular el uso de suelo mediante leyes de zonificación.

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Ejemplos de legislación para la planeación estatal del uso de suelo

Georgia Hawaii Maine Maryland Massachusetts Nueva Jersey Nueva York Oregon Rhode Island Vermont Washington

Legislación Ley Costera (1976) Ley de Conservación de la Zona Costera (1972) Plan Compacto Regional Tahoe Ley de Administración de Crecimiento de Ómnibus (1985) Ley de Administración del Crecimiento General (1985) Plan Integral Estatal (1985) Ley de Planeación Regional Estatal (1984) Ley de Administración Ambiental del Agua y del Suelo (1972) Legislación de Planeación Coordinada (1989) Plan Estatal de Hawaii (1978) Ley del Uso de Suelo Hawaiano (1961) Ley de Regulación del Uso de Suelo y Planeación Integral (1988) Ley de Planeación y Protección de Recursos y Crecimiento Económico (1992) Ley de la Comisión Cape Cod (1989) Ley de la Comisión del Viñedo de Martha (1974) Ley de Planeación Estatal (1985) Ley de Protección de los Suelos Estatales de Pino (1974) Ley de la Agencia del Parque Adirondack (1971) Ley de Desarrollo y Conservación del Suelo (1973) Ley de Regulación del Uso de Suelo y Planeación Integral (1988) Ley de Administración del Crecimiento (1988) Ley de Administración del Crecimiento (1990) Enmiendas a Ley de Administración del Crecimiento (1991)

La zonificación es un tipo común de uso de suelo que restringe los tipos de uso a los cuales se sujetará el terreno de una región específica. Cuando el terreno está dividido por zonas, se destina para usos potenciales específicos. Las designaciones más comunes son: agrícolas, comerciales, de vivienda, recreativas e industriales. (Ver figura 13.9.) La mayoría de los consejos de zonificación local se eligen o designan sin un cri-

terio determinado, por lo que muchas veces carecen de capacitación. Como resultado, las regulaciones de zonificación a menudo son realizadas por personas que buscan únicamente la ganancia a corto plazo y no consideran la posible pérdida a largo plazo. Con frecuencia, el terreno simplemente se divide, de manera que su uso actual es aprobado y se vuelve a zonificar cuando otro uso aparenta tener un valor de corto plazo más alto para

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Tabla 13.3

Ejemplos de acciones para la administración del crecimiento local

Localidad

Acción

Livermore, California Petaluma, California San Diego, California Boulder, Colorado Larimer County, Colorado Westminster, Colorado Boca Raton, Florida

Estableció los límites en el número de permisos expedidos para la construcción. Limitó el número de permisos de construcción a 500 por año y estableció un criterio para otorgar permisos que enfatizan la planeación. Adoptó un plan de administración del crecimiento. Estableció un plan de administración del crecimiento y limitó el número de nuevas construcciones. Estableció áreas regionales de crecimiento urbano. Limitó el número de permisos de construcción emitidos. Estableció un tope al crecimiento a 40 000 residentes en 1972. La legislación fue eventualmente abolida por la Suprema Corte de Estados Unidos. Los servicios públicos se deben desarrollar junto con las nuevas viviendas. El control del crecimiento proporciona una vivienda económica. Estableció los límites de crecimiento basados en la capacidad de carga ambiental. La ciudad es adyacente a un refugio de vida silvestre importante. Eliminó la zonificación rural a través de técnicas de administración del crecimiento. Estableció controles de administración del crecimiento. Contención del desarrollo dentro de las fronteras de la ciudad. No permite el desarrollo hasta que los servicios municipales estén establecidos en el área. La conservación basada en el vecindario reviste los distritos.

Broward County, Florida Palm Beach County, Florida Sanibel, Florida Hardin County, Kentucky Montgomery County, Maryland Minneapolis, Minnesota Ramapo, Nueva York Austin, Texas

la comunidad. Aun cuando exista un plan de uso de suelo bien diseñado, éste por lo general se modifica para promover el crecimiento local de corto plazo y no para aliviar las necesidades del largo plazo de la comunidad. El público necesita estar alerta a las variaciones de los planes de uso de suelo establecidos, ya que una vez que el plan está comprometido, se vuelve más fácil aceptar futuras desviaciones que no concuerden con el mejor interés de la comunidad. Muchas veces, los individuos que toman las decisiones de zonificación son agentes de bienes raíces, desarrolladores o gente con negocios en la localidad. Estos individuos esgrimen un poder político importante y sus decisiones no siempre son imparciales. Los ciudadanos interesados deben tratar de combatir los intereses especiales mediante su asistencia a las reuniones de las comisiones de zonificación y su participación en el proceso de planeación.

Cuestiones especiales de la planeación urbana Las áreas urbanas presentan un gran número de cuestiones de planificación. El transporte, el espacio abierto y el mejoramiento de la calidad de vida en el interior de la ciudad son problemas importantes.

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

Planeación del transporte urbano Una creciente preocupación de los gobiernos de las ciudades es el desarrollo de planes integrales de transporte urbano. Si bien, los detalles de tales planes pueden variar de una región a otra, la planeación de transporte urbano por lo general implica cuatro metas principales: 1. Conservar los recursos energéticos y del suelo. 2. Proporcionar transporte eficiente y económico dentro de la ciudad, con especial atención a la gente que no puede manejar, como muchos adultos mayores, jóvenes, discapacitados y personas de bajos recursos económicos. 3. Proporcionar oportunidades a la gente de los suburbios para viajar eficazmente de su casa al trabajo y viceversa. 4. Reducir la contaminación urbana. Cualquier plan exitoso de transporte urbano debe integrar todas estas metas, pero serán necesarios el financiamiento y la cooperación intergubernamental para alcanzarlas. Los problemas asociados con el transporte urbano actual no desaparecerán de la noche la mañana, pero el primer paso para resolverlos es la planeación integral. Dado que el uso de los automóviles es excesivo, los corredores de transporte y las instalaciones para estacionamientos se deben incluir en cualquier plan de transporte urbano.

Figura 13.9 Zonificación.

Muchas comunidades tienen una zonificación oficial que designa áreas para un uso particular. Este letrero indica la decisión que se tomó acerca del “mejor” uso de suelo.

Sin embargo, muchos urbanistas reconocen que las desventajas del automóvil en muchos casos sobrepasan sus ventajas, de manera que algunas ciudades, como Toronto, Londres, San Francisco y Nueva York, han intentado disuadir el uso del automóvil mediante el desarrollo de sistemas masivos de transporte y la autorización de que los costos de estacionamiento incrementen de manera sustancial. Los principales sistemas de transporte masivo urbano son los ferrocarriles, el metro, los trolebuses y los camiones. En muchas partes del mundo, la transportación masiva es muy eficiente y efectiva. Sin embargo, en Es-

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Planeación del uso de suelo y contaminación estética Los olores y sabores desagradables, los sonidos molestos y los paisajes sucios pueden ser exasperantes. No obstante, es difícil obtener un acuerdo total sobre lo que es aceptable y sobre cuándo ha sido cruzada alguna frontera estética de lo que es inaceptable. Además, muchas actividades útiles generan estímulos que son ofensivos, mientras que la actividad misma puede ser esencial o al menos muy útil. Muchos de estos fenómenos no nos dañan físicamente pero sí son dañinos desde el punto de vista estético. Los olores son causados por varios químicos aéreos. Por ejemplo, las granjas de leche, las operaciones de crianza del ganado, los molinos de papel, las plantas químicas, los molinos de acero y otras industrias, pueden ser desagradables para la gente que vive a los alrededores por los olores que se originan de estas fuentes, pero los productos de estas actividades son necesarios. Muchas de estas industrias descargan desperdicios de agua que contienen materiales que se descomponen o evaporan y ocasionan la contaminación por olores. Para las personas que están expuestas constantemente a un olor a menudo no es tan desagradable como para aquellos que recién se exponen a él. Además, cuando un olor es percibido de manera cotidiana, el cerebro cesa de responder al estímulo. En otras palabras, la persona no está consciente del olor. Los químicos también pueden afectar el sabor de las cosas que comemos o bebemos. Algunos químicos producidos naturalmente, así como los descargados en las vías fluviales, afectan el sabor de la comida o del agua potable. Incluso, pequeñas cantidades de ciertos químicos pueden modificar el sabor de nuestra agua o comida. Las algas en el agua producen sabores que son desagradables para muchos. Algunas fuentes de agua subterránea tienen azufre o sales que causan sabores indeseables. En el pescado, se puede percibir una concentración de 100 ppm de fenol. A pesar de que una pequeña cantidad de químico no es biológicamente dañina, hace que el pescado sea muy poco apetecible. El ruido es un sonido indeseable. Se produce como un subproducto de la industria, del tráfico y de otras actividades humanas. La gente varía de manera considerable en su tolerancia al sonido indeseable. Muchas personas en las ciudades se adaptan al ruido constante, mientras que aquellos que viven en áreas más rurales podrían percibir como muy molestos a los sonidos de la ciudad. La contaminación visual es un panorama que nos ofende. Este tipo de contaminación es altamente subjetiva y, por lo tanto, es difícil definirla o controlarla. Para la mayoría de la gente, una casa o edificio desvencijado es desagradable, en especial si está localizado en un área de hogares con altos precios. Una autopista muy cargada de basura es desagradable desde el punto de vista estético para la mayoría de la gente, y basura a lo largo de un camino silvestre es aún más inaceptable. Sin embargo, algunas fuentes de

tados Unidos, donde el automóvil es el principal método de transporte, los sistemas de transportación masiva muchas veces tienen bajos niveles de financiamiento y son difíciles de establecer debido a que: 1. Es económicamente factible sólo a lo largo de rutas altamente pobladas. 2. Es menos conveniente que el automóvil. 3. Es extremadamente caro de construir y operar.

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contaminación visual no son tan claras. Para muchas personas, los espectaculares a los lados del camino son muy desagradables; no obstante, son de utilidad para los publicistas o para los viajeros que buscan información. Dado que los contaminadores estéticos —olores, sabores, sonidos y vistas— son extremadamente difíciles de definir, resulta muy complicado establecer los estándares de contaminación estética. Una de las maneras más sencillas para eliminar muchas de estas molestias es separar al generador del estímulo ofensivo para el público general. La planeación apropiada del uso de suelo puede reducir en gran medida la cantidad de contaminación estética perturbadora. Si los usos que produce el estímulo molesto son conjuntados en lugar de dispersados, el efecto en el público se reduce. No tiene sentido aprobar la construcción de nuevos hogares cerca de granjas que producirán olores, o a los alrededores de una zona industrial o aeropuerto que generarán ruido. De manera similar, es un problema permitir que los hogares se construyan en áreas que tienen pobre calidad de agua subterránea que será usada para beber, a menos que una decisión adicional se realice para proporcionar una fuente diferente de agua potable. Muchos encuentran desagradables los anuncios espectaculares que están a los lados de las carreteras; por ello, deben regularse para que sólo se instalen en áreas específicas y no a lo largo de los caminos. Ninguno de estos remedios de uso de suelo elimina el contaminante estético, pero al segregar al público de la fuente de la molestia, el impacto se reduce.

Los anuncios espectaculares delinean el paisaje a lo largo de la Carretera Interestatal 40 en Nuevo México.

4. Muchas veces está saturado y es incómodo. A pesar de que el transporte masivo satisface una parte sustancial de las necesidades de transporte urbano en algunas partes del mundo, como en Europa, su uso en Norteamérica ha crecido muy poco, mientras que el automóvil y los viajes aéreos han aumentado considerablemente. Una razón de esto es el tamaño de la región. A diferencia de Norteamérica, Japón y los países de Europa que

cuentan con un transporte público extenso, son mucho más pequeños geográficamente. Además, tienen poblaciones densas y uniformes. Por lo tanto, es más fácil para el transporte público trabajar en esas condiciones. (Ver figura 13.10.) Varias fuerzas han contribuido a esta situación. Por ejemplo, cuanto más acaudaladas sean las personas, podrán permitirse poseer automóviles, los cuales son un medio conveniente e individualizado de transporte. Los gobiernos de Norteamé-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Planeación de la recreación urbana Alrededor de tres cuartos de la población en Norteamérica vive en áreas urbanas. Los moradores de la ciudad valoran los espacios abiertos debido a que rompen con los sonidos y el paisaje de la ciudad y proporcionan un lugar para el recreo. La planeación inadecuada del uso de suelo en el pasado convirtió rápidamente los espacios abiertos urbanos en otros usos. Hasta hace poco, la creación de un nuevo parque dentro de una ciudad era considerada un uso no rentable del suelo, pero en la actualidad la gente se está dando cuenta de la importancia de los parques y los espacios abiertos. En cambio, algunas ciudades reconocieron desde hace mucho tiempo la necesidad de espacios abiertos y la distribución de terreno para parques. (Ver figura 13.11.) Londres, Toronto, y Perth, Australia, tienen parques ubicados centralmente y bien utilizados. La ciudad de Nueva York reservó alrededor de 200 hectáreas (500 acres) para el Parque Central a finales de 1800. Asimismo, Boston desarrolló un sistema de parques que suministra una gran variedad de espacios abiertos urbanos. Otras ciudades no han afrontado esta necesidad debido a que carecen tanto de financiamiento como de previsión. La recreación es una necesidad humana básica. Basta con recordar que las tribus y las culturas más primitivas se involucraban en juegos o actividades recreativas. Por ello, continuamente se están desarrollando nuevas formas de recreación. En el congestionado centro urbano, las ciudades muchas veces deben construir áreas especiales donde pueda tener lugar el recreo. Un problema importante de la recreación urbana es la ubicación de instalaciones cerca de las áreas residenciales. Las instalaciones que no son ubicadas de manera conveniente pueden ser usadas con poca frecuencia. Por

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Planeación del uso del suelo

8000 Miles de millones de pasajeros/km

rica fomentan el uso de automóviles al financiar autopistas y carreteras, al mantener una política de energía barata y retirar el apoyo para la mayor parte de los tipos de transporte masivo. De esta manera, se fomenta el transporte en automóviles con apoyos ocultos (la construcción de autopistas y gasolina barata) pero sostienen que el transporte por ferrocarril y camiones no debe ser subsidiado. Los norteamericanos buscarán alternativas al uso privado del automóvil sólo cuando el precio del combustible, el costo del estacionamiento y la inconveniencia de manejar se tornen demasiado altos.

6000 Automóviles

4000 Otros (tren, autobús, metro, etc.) 2000 Aire 0 1960

1970

1980

1990

2000

Figura 13.10 El declive de la transportación masiva.

El uso del automóvil se ha incrementado de manera constante desde 1960, mientras que el uso del ferrocarril y el autobús ha permanecido bajo.

Fuente: Datos del Departamento de Transporte de Estados Unidos, National Transportation Statistics 2003.

ejemplo, cientos de miles de kilómetros cuadrados de parques nacionales en Alaska y el Yukon serán visitados cada año por una pequeña parte de la población en Norteamérica. Grandes centros urbanos están descubriendo que deben proporcionar oportunidades recreativas de bajo costo y adecuadas dentro de su jurisdicción. Algunas de estas oportunidades se encuentran en establecimientos comerciales, como centros de boliche, parques de diversiones y salas de espectáculos. Otros deben ser subsidiados por la comunidad. (Ver figura 13.12.) Los campos de juego, actividades recreativas organizadas y espacios abiertos se combinan a menudo en una gran rama del gobierno municipal, conocida como el Departamento de Parques y Recreación. Las ciudades gastan millones de dólares para desarrollar y mantener programas recreativos. Con frecuencia, surgen conflictos sobre la asignación de los recursos financieros y de terrenos. Éstos están estrechamente vinculados debido a que los terrenos abiertos son escasos en las áreas urbanas, y además son costosos. Por otro lado, las propiedades que se encuentran en la parte frontal del río son ideales para uso recreativo y de parques, pero también son terrenos de primera para la industria, el comercio y las construcciones residenciales de alto precio. A pesar de que el conflicto es inevitable, muchas áreas metropolitanas están comenzando a darse cuenta de que los recursos recreativos son tan importantes como el crecimiento económico para mantener una comunidad saludable.

El desarrollo de centros naturales, es resultado de la tendencia hacia la urbanización. En muchas áreas urbanas, el área natural disponible es tan escasa que la gente que vive ahí necesita tener la oportunidad de aprender más sobre la naturaleza. Los centros naturales son básicamente instituciones de enseñanza que proporcionan una variedad de métodos para que la gente aprenda acerca del mundo natural y lo aprecie. Los zoológicos, jardines botánicos y algunos parques urbanos, combinados con centros de enseñanza, también proporcionan experiencias recreativas. Los centros naturales, por lo general, se ubican cerca de las urbes, en lugares donde se puede llevar a cabo una apreciación del proceso y los fenómenos naturales. Estos sitios son operados por los gobiernos municipales, los sistemas escolares u otras organizaciones no lucrativas.

Reurbanización en las áreas interiores de la ciudad Cuando la gente se mudó a los suburbios en los pasados 50 años, el interior de la ciudad fue abandonado. Por ello, muchos sitios industriales antiguos se desocuparon, los negocios se trasladaron a los centros comerciales suburbanos y la calidad de la vivienda declinó. Todos los servicios se habían reducido. Para mejorar la calidad de vida de los residentes de la metrópoli se deben realizar esfuerzos especiales para la revitalización de

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a)

b)

Figura 13.11 Espacio abierto urbano. Estas fotografías muestran el espacio abierto en dos áreas urbanas: a) Stanley Park en Vancouver, British Columbia, y b) Echo Park Lake en Los Ángeles, California. Si el terreno no hubiera sido reservado, se hubieran construido nuevos desarrollos.

Figura 13.12 Recreación en áreas urbanas.

La recreación muchas veces toma la forma de programas deportivos, campos de juego y caminata. La mayoría de las ciudades reconocen la necesidad de tales actividades y servicios, así como del desarrollo de amplios programas de recreación para los ciudadanos.

la ciudad. A pesar de que las actividades que mejorarán la calidad de vida al interior de la urbe varían de ciudad en ciudad, varios procesos del uso de suelo podrían ayudar. Un problema que se ha difundido en las ciudades es el abandono de los sitios industriales y comerciales. Muchos de estos edificios perma-

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necen vacíos debido al alto costo de limpieza y renovación. Tales sitios se han denominado campos marrones. Muchos de estos lugares entrañan contaminación ambiental, y aunque la EPA requirió que fueran limpiados hasta una condición óptima, nadie está dispuesto a hacerlo.

Un nuevo método de utilizar estos sitios se denomina desarrollo de los campos marrones. Éste implica un sistema más realista para tratar la contaminación en estos sitios. En lugar de requerir una limpieza completa, el grado de limpieza requerido se adecua al uso pretendido del lugar. A pesar de que un sitio industrial viejo con problemas específicos de contaminación no sea adecuado para la vivienda, puede ser desarrollado como un nuevo sitio industrial, debido a que el acceso a la contaminación puede ser controlado. Asimismo, un sitio industrial antiguo, que tiene contaminación del suelo, puede ser pavimentado y servir como estacionamiento. Otro punto importante en el desarrollo urbano es la remodelación de edificios comerciales abandonados para convertirlos en centros comerciales, instalaciones culturales o zonas de viviendas de alta densidad. La ciudad de Chattanooga, Tennessee, tiene la fama de haber revitalizado su área interior. Este proceso de revitalización comprende extensas actividades de planeación, que incluyen el financiamiento público y privado de las actividades del desarrollo, el establecimiento de un sistema de autobús eléctrico para disminuir la contaminación del aire, la remodelación de las viviendas existentes, el desarrollo de viejos almacenes y su conversión a centros comerciales, así como la incorporación de un puente cerrado sobre el río Tennessee en una porción

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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de un parque que es también una importante conexión peatonal entre el área residencial y el distrito de negocios del centro.

Crecimiento inteligente El patrón de crecimiento actual en la mayor parte de Norteamérica se denomina comúnmente “conurbación”. Están surgiendo inquietudes respecto a la conurbación debido al precipitado aumento en el desarrollo de terrenos, el cual, de acuerdo con el Departamento de agricultura estadounidense, es aproximadamente el doble de lo que fue tan sólo una década atrás. Tal desarrollo ha tenido un gran número de consecuencias negativas, principalmente en los ámbitos cultural, económico, ambiental y social. En el centro de las ciudades y en los suburbios más antiguos, estas consecuencias incluyen el deterioro de la infraestructura, escuelas mediocres y la escasez de viviendas accesibles y de calidad. En las áreas suburbanas más nuevas estos problemas comprenden el incremento de la congestión de tráfico, la disminución de la calidad del aire y la pérdida del espacio abierto. En este contexto, el crecimiento inteligente es un enfoque que afirma que estos problemas son las dos caras de la misma moneda y que la negligencia en nuestras ciudades centrales está alentando el crecimiento y los problemas relacionados de los suburbios. Para hacer frente a estos problemas, los partidarios del crecimiento inteligente enfatizan el concepto del desarrollo de ciudades y poblaciones “habitables”. La habitabilidad sugiere que, entre otras cosas, la calidad de los ambientes construidos y la manera en que preservamos nuestro ambiente natural afectan directamente nuestra calidad de vida. Si bien soportan el crecimiento, las comunidades están evaluando los costos económicos de abandonar la infraestructura en la ciudad y reconstruirla más lejos. Asimismo, están cuestionando si es válido pasar cada vez más tiempo en los autos o en el tráfico o viajar varias millas para llegar a la tienda más cercana. Muchos están cuestionando la práctica de abandonar las comunidades más viejas mientras se desarrollan terrenos agrícolas de primera calidad y espacios abiertos en el margen suburbano. El crecimiento inteligente reconoce los beneficios del crecimiento. Invierte tiempo, atención y recursos en la restauración del sentido de comunidad y vitalidad en los centros de las ciudades y en los suburbios más viejos. En los nuevos desarrollos, las prácticas del crecimiento inteligente crean comunidades

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Planeación del uso del suelo

que están más centradas en las poblaciones, orientadas al peatón y al tránsito, y tienen una mayor mezcla de viviendas, comercios y tiendas minoristas. Estas prácticas también preservan el espacio abierto y otras comodidades ambientales. El crecimiento inteligente reconoce las conexiones entre el desarrollo y la calidad de vida que puedan presentarse como una lista de principios. Principios del crecimiento inteligente 1. Usos mixtos del suelo. 2. Sacar ventaja del diseño compacto de construcción. 3. Crear una variedad de oportunidades y alternativas de vivienda. 4. Crear vecindarios caminables. 5. Promover comunidades atractivas y distintivas con un fuerte sentido de identidad. 6. Preservar el espacio abierto, la tierra de cultivo y la belleza natural, así como las áreas ambientales críticas. 7. Fortalecer y dirigir el desarrollo hacia las comunidades existentes. 8. Proporcionar una variedad de alternativas de transporte. 9. Tomar decisiones sobre desarrollo que sean predecibles, justas y eficaces en relación con el costo. 10. Fomentar que la comunidad se interese y colabore en la toma de decisiones. Las características que distinguen el crecimiento inteligente varían según la comunidad. La ciudades, vecindarios o calles no son idénticas entre sí. Por ello, no existe una solución que aplique para todos. El crecimiento inteligente en Portland, Oregon, tienen diferentes características que el crecimiento inteligente en Austin, Texas. Por esa razón, el crecimiento inteligente no prescribe soluciones. En lugar de ello, proporciona alternativas y busca construir sobre el éxito probado. Los principios de crecimiento inteligente antes enumerados reflejan la experiencia de las localidades que han creado, de manera exitosa, comunidades que han crecido de manera inteligente. En estas comunidades, los habitantes tienen una visión clara de a dónde desean ir y qué cosas valoran. Un ejemplo de la aplicación de los principios del crecimiento inteligente es Suisun City, California. En 1989, el diario San Francisco Chronicle calificó a esta ciudad, con una población de 25 000 personas entre San Fran-

cisco y Sacramento, como el peor lugar para vivir en el área de la bahía. En ese tiempo, el histórico Main Street de Suisun City era una fila de centros comerciales y lotes vacantes. Varias cuadras atrás una refinería de petróleo se asentaba a la cabeza del canal Suisun cargado de cieno. En la actualidad, el puerto de Suisun está repleto de botes y revestido de pequeños negocios. Una estación de trenes y de autobuses que conecta la ciudad con el resto del norte de California se localiza cerca de ahí. El poblado es diverso, caminable y muy pintoresco. Su índice de criminalidad es bajo y su vivienda accesible. Este dramático cambio ocurrió debido a que los residentes, negocios y gobernantes electos llegaron a un acuerdo respecto del futuro de su poblado. Una meta común fue la limpieza del contaminado canal Suisun y hacer del puerto el punto focal de su pueblo. Los ciudadanos también deseaban restablecer el histórico Main Street como un lugar social y de reunión. Se reconoció que mediante el fomento al desarrollo comercial generador de impuestos, las tiendas de venta al menudeo y los restaurantes a lo largo de Main Street y del puerto, las finanzas municipales serían fortalecidas. En este drástico cambio, Suinsun City evitó los proyectos de reurbanización a gran escala, los centros comerciales y parques industriales que habrían alterado su carácter de pequeño pueblo histórico. Esta ciudad sigue trabajando en su progreso, pero ahora se ha fortalecido con nuevos negocios y residentes; además, se percibe un espíritu de comunidad fuerte y más optimismo en su futuro.

Problemas relacionados con el uso de terrenos propiedad del gobierno federal Dado que el gobierno federal administra grandes cantidades de terrenos, las leyes y regulaciones que conforman la política del uso de suelos son importantes. Por ejemplo, la Ley de Rendimiento Sostenido de Uso Múltiple de 1960, dividió el uso de bosques nacionales en cuatro categorías: preservación del hábitat de la vida silvestre, recreación, maderería y protección de las cuencas acuíferas. Esta ley fue designada para alentar tanto el uso económico como el recreativo de los bosques. Sin em-

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bargo, los usuarios específicos de este terreno público muchas veces entran en conflicto, en particular los usuarios recreativos con los cosechadores de madera. La Ley de Explotación de 1872 también ha sido importante en la administración de terrenos federales. La ley permite que cualquiera explore en busca de minerales en tierras públicas y que establezca una petición si tales recursos fueran descubiertos. Entonces, el minero es autorizado a comprar los derechos para extraer el mineral a cambio de cinco dólares por acre. Muchos piensan que la ley es obsoleta; sin embargo, aún está vigente, y el terreno público se sigue vendiendo para propósitos de exploración a precios muy bajos. Estas leyes son ejemplo de las decisiones políticas del pasado que siguen siendo válidas. En la actualidad, uno de los principales usos de los terrenos públicos es la recreación al aire libre. Muchas personas desean usar el mundo natural para propósitos recreativos debido a que la naturaleza proporciona retos de los que se carece en la vida cotidiana. No importa si el reto consiste en dar largos paseos por tierras desconocidas, explorar por debajo del agua, escalar montañas o conducir un vehículo a través de un área que no tiene camino, estas actividades ofrecen un sentido de aventura. Ver la tabla 13.4. Todas esas actividades usan la naturaleza pero no de la misma manera. Los conflictos surgen debido a que algunas de estas actividades requieren de varios sitios para realizarse. Por ejemplo, el acampar en sitios silvestres y el excursionismo muchas veces entran en conflicto con los vehículos todo terreno. Existe un problema básico entre los que prefieren utilizar vehículos de motor y los que optan por usar la energía muscular en sus propósitos recreativos. (Ver figura 13.13.) Este conflicto es en especial fuerte debido a que los dos grupos quieren usar el mismo terreno público. Ambos han pagado impuestos y creen que el sitio debe estar disponible para usarlo como lo deseen. Por último, mientras más pastizales y bosques tengan un acceso vehicular controlado o éste sea eliminado, habrá más molestias entre los que desean utilizar los terrenos públicos para la recreación motorizada. Los conflictos del uso de suelo también surgen entre los intereses de negocios y los usuarios recreativos de las tierras públicas. Los gobiernos estatales y federales dan autorizaciones especiales a ciertos usuarios de terrenos públicos. Muchos sitios para practicar el esquí en el Oeste hacen uso de terrenos públicos. El pastoreo también es un uso importante de los terrenos federales. Con base en

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Tabla 13.4 Actividad

Número de personas que participaron en actividades recreativas al aire libre en 2003

Porcentaje de la población participante de más de siete años de edad

Caminata Natación Ciclismo Pesca Campamento Golf Excursionismo Atletismo Caza Viaje de mochilero Esquí

33 27 24 15 18 14 10 8 6 4 4

Fuente: Datos de Statistical Abstract of the United States, 2003.

Figura 13.13 Conflictos sobre el uso de suelo recreativo.

La gente que utiliza el terreno para actividades motorizadas y no motorizadas muchas veces son antagonistas respecto de la distribución del terreno de uso recreativo.

los “meses de uso animal” establecidos por el Buró de Administración de Terrenos del Servicio Forestal, los rancheros están autorizados para pastorear su ganado en ciertos terrenos públicos. En teoría, el incumplimiento puede significar una pérdida de los derechos de pastoreo; sin embargo, debido a que el establecimiento de regulaciones es un asunto político, muchos aseguran que el poder de los rancheros les permite utilizar un recurso público sin compensar de manera adecuada al gobierno. Además, las agencias gubernamentales carecen de recursos para regular de manera adecuada las acciones individua-

les de los rancheros. Como resultado, algunas tierras son pastoreadas en exceso y mucha gente que desea usar los pastizales de propiedad pública para la recreación al aire libre resiente el control ejercido por los intereses del pastoreo. Por otro lado, los rancheros están molestos por la incursión de escaladores y excursionistas en los terrenos que por costumbre ellos habían controlado. Una solución evidente a este problema es distribuir el terreno según los usos específicos y, posteriormente, regular cada uno de éstos. Varias agencias gubernamentales estadounidenses, como el Servicio del Parque Nacional,

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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el Buró de Administración de la Tierra, el Servicio Forestal y el Servicio de Vida Silvestre y Pesca, distribuyen y regulan las tierras que controlan. Sin embargo, estas agencias tienen intereses en conflicto. El Servicio Forestal tiene autoridad para administrar las tierras públicas forestales para la producción ganadera; sin embargo, muchas veces entra en conflicto con los usos recreativos. De manera similar, el Buró de Administración de la Tierra tiene grandes áreas de tierra que se pueden utilizar para la recreación, pero tradicionalmente posee la autorización para administrar los derechos de pastoreo. Una cuestión en especial sensible es la designación de ciertas tierras como áreas silvestres. Por supuesto, si un área va a ser designada virgen, la actividad humana debe ser restringida de manera severa. Esto significa que la mayoría de los estadounidenses nunca la verán o harán uso de ella. Mucha gente argumenta que esto es injusto debido a que están pagando impuestos como para que la recreación sea para unos pocos elegidos. Otros argumentan que si todos usaran esas áreas, su encanto y características

Comunidad regional y parques vecinales

7.2% Otros 8% 10.5%

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Planeación del uso del suelo

Bosques 62%

Silvestre, primitivo o natural

Figura 13.14 Tierras recreativas federales de Estados Unidos. En Estados Unidos existen alrededor de 108 millones de hectáreas (267 millones de acres) de suelos federales recreativos, de los cuales aproximadamente 10% está designado como silvestre, primitivo o natural. Fuente: Datos de Statistical Abstract of the United States, 2003.

únicas serían destruidas y que, por ello, el costo de preservar la vida silvestre es justificable. Las áreas designadas como silvestres dejan una porción muy pequeña del total de

La historia muestra que las vías fluviales sirvieron como corredores de transporte que permitieron la exploración del nuevo territorio y el transporte de bienes. Por lo tanto, la mayoría de los grandes centros urbanos comenzaron como pequeños pueblos ubicados cerca del agua. El agua cubrió las necesidades de los pueblos de muchas formas, en especial la del transporte. Tiempo después, varios factores produjeron el desplazamiento de la población de las áreas rurales a las urbanas. Éstos incluyeron a la Revolución Industrial, la cual proporcionó trabajos en las ciudades, y la adición de inmigrantes extranjeros a las ciudades. Al volverse más grandes los pueblos, la tierra de cultivo circundante se transformó en suburbios que rodeaban los centros industriales. El desarrollo industrial sin regulación en las ciudades provocó la degradación de los puertos, estimuló el desarrollo de los suburbios alrededor de la ciudad y la gente buscó mejores lugares para vivir, ya que tenía dinero para comprar nuevos hogares. El alza en el consumo de los automóviles estimuló aún más el movimiento de la gente de las ciudades a los suburbios. Sin embargo, han surgido muchos problemas del crecimiento no planeado. Las políticas fiscales actuales fomentan el desarrollo de viviendas en las tierras de cultivo, lo cual ha provocado una pérdida de la valiosa tierra agrícola. Además, los bordes ribereños y los humedales muchas veces son desperdiciados. Cuando la gente construye sobre bordes ribereños se corre el riesgo de sufrir pérdidas económicas y de vidas. Por otro lado, los humedales protegen nuestras líneas costeras y proporcionan un hábitat natural para los peces y la vida silvestre. Cabe destacar que los problemas de transporte y la falta de espacios abiertos también son típicos en muchas grandes áreas metropolitanas. La planeación del uso de suelo entraña la recolección de datos, la proyección de necesidades y el desarrollo de mecanismos para implementar el plan. Asimismo, la buena planificación del uso de suelo debe

CAPÍTULO 13

Administrado para la caza o la pesca 12.3%

terrenos públicos disponibles para la recreación. (Ver figura 13.14.) Sin embargo, tales áreas, tienden a ser cada vez más visibles debido a sus características únicas.

incluir: una evaluación de las características geográficas, geológicas, biológicas, históricas y culturales del terreno; los costos de proporcionar infraestructura adicional; la preservación del espacio abierto; el suministro de diferentes opciones de transporte; una mezcla de sitios para la vivienda y establecimientos de servicios; el desarrollo de la tierra urbana en desuso; así como el establecimiento de los límites de crecimiento urbano. La creación de agencias de planeación regional, la adquisición de tierras o sus derechos de desarrollo, y la zonificación son formas de implementar la planeación de uso de suelo. La escala de planeación local muchas veces no es lo suficientemente grande para ser efectiva, ya que los problemas pueden estar confinados a las fronteras políticas. En cambio, las unidades de planeación regional pueden pagar a planificadores profesionales y son más capaces de soportar las presiones económicas y políticas. Una creciente preocupación de los gobiernos urbanos es el desarrollo de planes integrales de transporte urbano, que busquen conservar los recursos energéticos y de suelo, proporcionar transporte eficiente y barato del hogar a los centros de trabajo, y ayudar a reducir la contaminación urbana. Las áreas urbanas también deben proporcionar oportunidades recreativas para sus residentes y buscar formas de reconstruir el interior de las ciudades en decadencia. Los gobiernos federales poseen y administran grandes cantidades de territorio, por lo tanto, se debe desarrollar una política nacional al respecto. Este asunto, por lo general precisa la designación de terrenos para propósitos particulares, como la producción ganadera, tierra del pastoreo, parques o áreas silvestres. El uso recreativo del territorio público muchas veces requiere el establecimiento de reglas que impidan el conflicto entre usuarios potenciales, que tienen diferentes ideas acerca de lo que deben ser los usos apropiados. Muchas veces, la política federal responde a un compromiso entre los usos en competencia y el territorio es administrado para usos múltiples.

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Problema-análisis Ganadores del crecimiento inteligente La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) anualmente confiere una serie de recompensas al crecimiento inteligente de las comunidades. Los ganadores de los premios logran incorporar los principios del crecimiento inteligente para crear lugares que respeten la cultura y el ambiente de la comunidad, promuevan el desarrollo económico y mejoren la calidad de vida. Programa de Minneapolis-St. Paul El premio de 2003 por la excelencia en crecimiento inteligente fue para el área metropolitana Minneapolis-St. Paul de Minnesota. De manera constante, calificó entre los mejores lugares de Estados Unidos para criar una familia o establecer un negocio. La región de Minneapolis-St Paul está experimentando un rápido aumento poblacional; además, su área metropolitana muestra algunos signos de estrés relacionado con el crecimiento: congestión de tráfico cada vez mayor, precios elevados de vivienda y disminución del espacio abierto. En lugar de tratar de limitar el crecimiento, la legislatura de Minnesota proporcionó al consejo metropolitano una Agencia de Planeación Regional, un método voluntario y basado fuertemente en incentivos para ayudar a las comunidades a crecer de manera que también se aborden una variedad de problemas de la región. En 1995, la legislatura aprobó la Ley de Comunidades Habitables (LCA, por sus siglas en inglés) para obtener proyectos innovadores. La LCA suscribe tres distintos programas de concesión: revitalización de la base fiscal (limpieza de los campos marrones); incentivos para la vivienda local (vivienda accesible); y la Cuenta de Demostración de Comunidades Habitables (proyectos de mezcla de usos). Con el apoyo de un impuesto a la propiedad que fue autorizado en el área metropolitana por la legislatura, la LCA utiliza un sistema de concesiones directas con un criterio de selección bien establecido, que guía el proceso de evaluación. Para ser elegibles y obtener el financiamiento para cualquiera de los tres programas de asignaciones, los municipios deben primero desarrollar un plan de acción de vivienda que aborde las necesidades de morada accesible y proporcione una variedad de tipos de casas. De 1996 a 2003, el consejo metropolitano concedió 292 asignaciones, que en total suman alrededor de 100 millones. Se espera que las asignaciones ayuden a obtener más de 3 400 millones de dólares en inversiones privadas y públicas. Con el financiamiento de la LCA se ha dado apoyo a 7 267 unidades de viviendas rehabilitadas o nuevas, 1 911 unidades nuevas o rehabilitadas para renta, 11,500 empleos nuevos o retenidos, y 600 hectáreas (1 483 acres) de tierra contaminada restituida. El programa incluye a 106 comunidades en el área metropolitana de siete condados. Las solicitudes anuales para las asignaciones han excedido constantemente los fondos disponibles. La calificación de los proyectos patrocinados refleja la diversidad de las comunidades rurales, suburbanas y ur-

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banas en la región. Por ejemplo, en Hastings, un pueblo pequeño al sur de St. Paul, existe un proyecto llamado Los Ángeles Guardianes, el cual utiliza fondos de LCA para construir departamentos accesibles y restaurar una iglesia y una escuela en un centro comunitario. Asimismo, con una asignación a St. Louis Park, un suburbio de Minneapolis, se remodeló el centro del pueblo, con 10 nuevos edificios y 660 viviendas a lo largo de un corredor comercial antiguo por el cual se puede caminar. El programa de desarrollo de calidad de Georgia Las comunidades más informadas toman mejores decisiones acerca de cómo y hacia dónde desean crecer. Desde el año 2000, la Oficina de Desarrollo de Calidad de Georgia (OQG, por sus siglas en inglés) ayuda a las comunidades a implementar los principios del crecimiento inteligente. La OQG enfoca sus esfuerzos tanto en las comunidades que están listas para la implementación del crecimiento inteligente como en educar a las comunidades sobre los principios de este tipo de crecimiento. La OQG ofrece servicio a las comunidades de Georgia con un sistema basado en Internet, e informa de las maneras en que los principios del crecimiento inteligente se pueden poner en práctica en el nivel local (por ejemplo, mejorar los corredores comerciales, crear desarrollos interiores, preservar el espacio abierto); asimismo, proporciona los reglamentos, modelos, ejemplos de proyectos de crecimiento de calidad y asistencia técnica directa. La OQG se desempeña con más de 40 organizaciones que, por medio del Georgia Quality Growth Partnership, ofrecen estos servicios. En la actualidad, la OQG coordina nuevos programas, por ejemplo: 1) clínicas de consejo, las cuales son paneles de expertos que dan conferencias, así como consulta personal y asesoría acerca de proyectos de crecimiento inteligente; 2) reuniones con un experto reconocido para tratar asuntos locales y para poner manos a la obra en un proyecto en particular; 3) evaluaciones de la calidad de crecimiento que proporcionan una revisión integral de las regulaciones, planes, políticas gubernamentales y desarrollan patrones para identificar barreras para la implementación del crecimiento inteligente; y 4) el Buró del Consultante, en el cual algunos expertos lideran reuniones de planeación y visión, además llevan a la discusión los principios de crecimiento inteligente. Muchas comunidades siguen solicitando las asignaciones con el fin de implementar las ideas presentadas por los expertos de la OQG. Las asignaciones han incluido nuevos proyectos como los detallados anteriormente, así como lineamientos de diseño y regulaciones de desarrollo para otras comunidades. Otros proyectos comprenden estudios de corredores, proyectos de demostración, desarrollo de reglamentos y revisión de las barreras de regulación al crecimiento inteligente. • ¿Su comunidad sería elegible por la EPA para la asignación de crecimiento inteligente? ¿Por qué si o por qué no? • ¿Qué piensa de las formas innovadoras para ayudar a crecer de manera inteligente a su comunidad? • ¿Estaría dispuesto a enviar sus ideas a su agencia de planeación local?

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Términos clave bordes ribereños 288 campos marrones 298 centros naturales 297 conurbación 284 conurbación en cinta 284

desarrollo de los campos marrones 298 desarrollo de lotes 284 humedales 289 infraestructura 288 límite al crecimiento urbano 292

megalópolis 285 planeación del uso de suelo 290 reglamentos de zonificación en los bordes ribereños 289 zonificación 294

Preguntas de repaso 1. ¿Por qué los centros urbanos se desarrollaron cerca de las vías fluviales? ¿Aún están localizados cerca del agua? 2. Haga una descripción de los cambios típicos que ocurren en las ciudades, desde su fundación hasta la fecha. 3. ¿Por qué las personas se mudan a los suburbios? 4. ¿Por qué algunos granjeros cuya propiedad está cerca de las áreas urbanas venden sus tierras para el desarrollo comercial o de viviendas? Si usted estuviera en su posición, ¿vendería? 5. ¿Qué es una megalópolis? 6. ¿Qué uso de suelo es adecuado para los bordes ribereños? 7. ¿Qué es el uso de suelo múltiple? ¿Es posible utilizar el suelo para propósitos múltiples? 8. ¿Por qué es importante contemplar un espacio recreativo en la planeación urbana?

9. ¿De qué manera pueden dañar las actividades recreativas el ambiente? ¿Usted se involucra en esas actividades? 10. ¿Cuál es el impacto monetario de las actividades recreativas? 11. ¿Cuáles son las actividades recreativas estrictamente relacionadas con lo urbano? 12. Enumere algunos conflictos que surgen cuando un área es designada específicamente como área silvestre. 13. Describa los pasos necesarios para desarrollar un plan de uso de suelo. 14. ¿Cuáles son las ventajas de una planeación regional o estatal? 15. Enumere tres beneficios de la planeación del uso de suelo. 16. Explique el concepto de crecimiento inteligente.

Pensamiento crítico 1. Haga una investigación de la ciudad donde vive. Entreviste a los residentes locales y busque los mapas de la antigua ciudad. ¿Cómo se veía el lugar hace 75 años? ¿Dónde estaban los límites de la ciudad? ¿Dónde realizaba la gente sus compras? ¿Cómo se fueron a los alrededores? ¿Cómo se compara esto con la situación actual en la ciudad? 2. ¿Qué factores históricos aportaron los miembros de su familia a la ciudad? ¿Cómo se compara esto con los factores que actualmente contribuyen al crecimiento de las ciudades en el mundo en vías de desarrollo? 3. Ahora considere la situación de la ciudad más cercana. ¿Cuál, si fuera el caso, de los problemas asociados con el crecimiento no planeado está asociado con su ciudad? ¿Qué factores hacen de este crecimiento un problema? ¿Qué piensa usted que se puede hacer al respecto? 4. Durante las décadas pasadas, se presentó un tremendo desarrollo en el árido Oeste de Estados Unidos, lo cual creó la demanda de agua, ¿se deben satisfacer estas demandas? ¿Debe limitarse este tipo de desarrollo? Si fuera el caso, ¿qué clases de límites pondría?

CAPÍTULO 13

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Planeación del uso del suelo

5. Imagine que es un supervisor estadounidense del Servicio Forestal que está creando un plan a 10 años que se encuentra en la etapa de discusión pública. ¿Qué intereses estarían involucrados? ¿Qué poder tendría cada interés? ¿Cómo manejaría la competencia de intereses de maderería, explotación, pastoreo y recreación, o aquéllos entre la recreación motorizada y no motorizada? ¿Qué valores, creencias y perspectivas le ayudan a formular sus recomendaciones? 6. Imagine que vivió en un área del país que tenía potencial para ser nombrada área silvestre. ¿Qué conflictos piensa que surgirían de tal declaración? ¿Cuáles podrían ser algunos de los antagonistas? ¿Qué perspectiva considera que es la más persuasiva? ¿Cómo contestaría las objeciones de otra perspectiva? 7. Después de leer la sección Un acercamiento al Medio Ambiente referente a la pérdida de humedales en Louisiana, que se encuentra en este capítulo, ¿qué clase de recomendaciones haría para ayudar a preservar los humedales? ¿Qué supone que pueda suceder si no se hace nada? ¿Qué resistencia podría generar la preservación de los humedales?

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www.mhhe.com/enger10e

Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Planeación de uso de suelo

Refugios y santuarios

Urbanización y ciudades sostenibles

Ecología de reforestación

Política ambiental y toma de decisiones

Conservación y administración de hábitats y especies

Contaminación del aire

Panorama de la ecología

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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El suelo y sus usos

Contenido del capítulo Objetivos Procesos geológicos Suelo y tierra Formación del suelo Propiedades del suelo Perfil del suelo Erosión del suelo Prácticas de conservación del suelo Agricultura de contorno Agricultura en hileras Terrazas Vías fluviales Rompevientos

Labranza convencional frente a labranza de conservación Protección del suelo en tierras no cultivables Problema-análisis. Fertilidad del suelo y hambruna en África

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Describir el proceso geológico que conforma y erosiona la superficie de la Tierra. • Referir los factores físicos, químicos y biológicos involucrados en la conformación del suelo. • Explicar la importancia del humus para la fertilidad del suelo. • Diferenciar entre textura y estructura del suelo. • Explicar cómo influyen la textura y la estructura del suelo en la atmósfera y el agua del suelo. • Explicar la función que ejercen los organismos vivos en la formación y fertilidad del suelo.

• Describir las diferentes capas en un perfil de suelo. • Describir los procesos de erosión del suelo por agua y viento. • Explicar de qué manera la agricultura de contorno, la agricultura por hileras, la terraza, las vías fluviales, los rompevientos y la labranza de conservación reducen la erosión del suelo. • Entender que la mala utilización del suelo reduce su fertilidad, contamina las corrientes de agua y requiere medidas correctivas costosas. • Explicar cómo se puede seguir usando productivamente para otros fines la tierra no adecuada para el cultivo.

Un acercamiento al medio ambiente Desertificación y seguridad global, pág. 318 Programa de Seguridad para la Conservación, pág. 319 Tipos de capacidades de la tierra, pág. 324 Perspectiva global Degradación mundial del suelo, pág. 326

1983 La cantidad de tierra cultivable en el mundo era de 0.29 hectáreas (0.72 acres) per cápita. 1983 La cantidad de tierra irrigada en el mundo era de 213 millones de hectáreas (526 millones de acres). 1982 La provisión de alimento per cápita en el mundo en vías de desarrollo fue de 2 000 calorías diarias.

2001 La cantidad de tierra cultivable en el mundo era de 0.22 hectáreas (0.54 acres) per cápita. 2002 La cantidad de tierra irrigada en el mundo era de 285 millones de hectáreas (704 millones acres). 2003 La provisión de alimento per cápita en el mundo en vías de desarrollo era de 2 600 calorías diarias.

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Procesos geológicos Existe la tendencia a pensar que la Tierra permanece estable y sin cambio, hasta que reconocemos que eventos como terremotos, erupciones volcánicas, inundaciones y tormentas han cambiado la superficie de los lugares donde habitamos. Existen fuerzas que construyen nuevos territorios y fuerzas opuestas que los derrumban. Gran parte del proceso de configuración implica el desplazamiento de grandes porciones de la superficie de la Tierra conocidas como placas. La Tierra está compuesta por una corteza exterior, una capa densa de manto plástico y un núcleo central. La corteza es una cubierta extremadamente delgada, menos densa y sólida sobre el manto subyacente. El manto es una capa que conforma la mayor parte de la Tierra y rodea a un pequeño núcleo compuesto principalmente de hierro. La porción más exterior del manto adyacente a la corteza es sólida. En conjunto, la corteza

Figura 14.1 Estructura de la Tierra.

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y el manto exterior sólido se conocen como litosfera. Justo por debajo del manto exterior se encuentra una delgada capa conocida como astenosfera, la cual es capaz de mantener un fluido plástico. Por debajo de la astenosfera, el manto es más sólido. Por su parte, el núcleo consiste principalmente en hierro y níquel, tiene un centro sólido y una región exterior líquida. (Ver figura 14.1.) Las placas tectónicas son un concepto según el cual la superficie exterior de la Tierra está conformada por grandes placas compuestas por la corteza y la porción exterior del manto, que se están moviendo lentamente sobre la superficie del manto exterior líquido. El calor proveniente de la Tierra origina que los lentos movimientos en la capa exterior del manto sean similares a los que ocurren cuando se calienta un líquido sobre una estufa, sólo que mucho más lento. Los movimientos de las placas en esta capa exterior plástica del manto son independientes unos de otros. Por lo tanto, algunas de las placas se están alejando unas de otras, mientras que otras están chocando entre sí.

Cuando las placas están empujándose y apartándose unas de otras, el manto líquido se mueve hacia arriba para llenar los espacios y solidificarse. Entonces, se forma una nueva capa gracias al manto líquido. Alrededor de la mitad de la superficie de la Tierra se ha formado por este procedimiento a través de los pasados 200 millones de años. El fondo del Océano Atlántico, del Océano Pacífico, del Mar Rojo y Rift Valley en el continente africano son áreas donde está sucediendo este fenómeno. Si las placas se están apartando de una superficie de la Tierra, deben estar chocando en algún otro lugar. Pero, donde las placas colisionan, varias cosas suceden. (Ver figura 14.2.) Muchas veces, una de las placas se desliza por debajo de otra y se funde. A menudo, cuando esto ocurre, una parte del manto líquido se abre camino hacia la superficie y se forman los volcanes, lo cual a su vez origina la formación de montañas. Las costas del norte y del sur de América cuentan con muchos volcanes y cordilleras montañosas en lu-

La Tierra tiene una litosfera sólida y exterior que flota sobre un manto plástico.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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45°

90°

erican

180°

Placa árabe

Placa marina filipina

Placa africana

Placa Cocos Placa del Pacífico

Placa australiana

C

Placa Nazca Trinchera Perú – Chile

0°

45°

90°

Dirección del movimiento de la placa

Figura 14.2 Placas tectónicas.

Placa sudamericana

0°

30°

60°

Placa Antártica Placa Antártica

45°

30° Placa africana Co rd ille el Medio Atlántico ra d

60°

60° Placa euroasiática

Placa del Caribe

Falla de San Andrés

co lánti

Placa sudamericana

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30°

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0°

0°

Placa norteamericana

Placa hindú

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45°

Placa de frontera incierta

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Placa de Juan de Fuca

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135°

A sc enso acífic o P

30°

Placa euroasiática

Placa nor team

60°

135°

orien tal

0° a

45°

135°

180°

135°

90°

Zona de subducción (punto de pendiente de tierra hacia la placa que pasa por encima)

Placa Escocia 45°

0°

Cordillera en expansión Falla de transformación

Las placas que conforman la superficie exterior de la Tierra se mueven unas respecto de otras. En algunas partes

del mundo se separan y en otras chocan.

gares donde dos placas han colisionado. La actividad volcánica añade nuevo material a la corteza. Además, cuando se presenta una colisión entre dos placas por debajo del océano, los volcanes pueden, eventualmente, alcanzar la superficie y formar una cadena de islas volcánicas, como las que se aprecian en las islas Aleucianas y muchas de las islas del Caribe. Cuando dos placas continentales colisionan, ninguna de las dos placas se desliza por debajo de la otra y la corteza se arquea para formar las montañas. Se piensa que las cordilleras montañosas del Himalaya, los Alpes y los Apalaches se formaron debido a la colisión de dos placas continentales. Asimismo, todos estos movimientos en la superficie de la Tierra están asociados con los temblores. El movimiento de las placas no consiste en movimientos de deslizamiento lento y estable, sino que tienden a ocurrir en pequeños saltos. Sin embargo, lo que es un pequeño movimiento entre dos placas terrestres es un movimiento gigantesco para las relativamente pequeñas estructuras y edificios producidos

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

por los humanos, de manera que estos “pequeños” movimientos pueden causar tremendos daños. Estos procesos de conformación son contrarrestados por otro proceso que tiende a reducir las superficies elevadas: la gravedad, la cual aporta una fuerza que tiende a desgastar los lugares altos. En este proceso contribuyen el movimiento del agua, el hielo (glaciares) y el viento; sin embargo, su efectividad está relacionada con el tamaño de las partículas de las rocas. Así, varias clases de procesos de desgaste por acción de agentes atmosféricos son importantes en la reducción del tamaño de las partículas que se pueden desprender mediante el movimiento de agua y aire. Por otro lado, el desgaste mecánico se origina a partir de fuerzas físicas que reducen el tamaño de las partículas de las rocas sin cambiar su naturaleza química. Las causas más comunes del desgaste mecánico son los cambios en la temperatura que pueden fracturar las rocas, la congelación del agua que expande y tiende a dividir las piezas más

grandes de roca en más pequeñas, así como las acciones de las plantas y los animales. Debido a que la roca no se expande de manera uniforme, el calor aplicado a una de tamaño considerable ocasiona que se fracture, mientras que las piezas de roca se dispersan. El tamaño de estas piezas se puede reducir aún más mediante otros procesos como la congelación repetida del agua y el derretimiento del hielo. Al congelarse, el agua que ha sido trasminada por las grietas y hendiduras se expande, lo cual provoca el agrandamiento de las grietas. Las subsiguientes filtraciones permiten que más agua llene las grietas dilatadas por otro periodo de congelamiento. Esta alternancia de congelamiento y derretimiento fragmenta las rocas grandes en pequeñas. (Ver figura 14.3.) Las raíces de las plantas que crecen en las hendiduras también ejercen suficiente fuerza para romper la roca. El resquebrajamiento físico de la roca también es causado por fuerzas que mueven y friccionan las partículas de roca unas contra otras (abrasión). Por ejemplo, un glaciar

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Figura 14.3 Fragmentación física por congelamiento y deshielo. Las grietas en las rocas se llenan con agua, la cual se expande cuando se congela y se vuelve hielo, ya que la presión del hielo agranda la grieta. El hielo se derrite, y el agua nuevamente llena la grieta. El agua se congela una vez más y hace aún más grande la grieta. La alternancia de congelación y deshielo parte las rocas en pequeños fragmentos.

provoca que partículas de roca se muelan entre sí, lo cual produce fragmentos más pequeños y superficies más suaves. El glaciar deposita estas partículas cuando el hielo se funde. Incluso, en muchas partes del mundo, la materia parental que conforma el suelo está constituida por depósitos glaciares. El viento, el agua en movimiento también provocan que pequeñas partículas choquen, provocando un desgaste adicional. La suavidad de las rocas y los guijarros en una corriente o una costa es evidencia de que el agua en movimiento provoca que se friccionen entre sí, un proceso mediante el cual han eliminado sus puntas agudas. De igual modo, las partículas transportadas por el viento chocan con objetos, con lo que fragmentan tanto los objetos como las partículas transportadas por el viento. El viento y el agua en movimiento también desprenden pequeñas partículas y las depositan en nuevos lugares, lo cual expone a nuevas superficies al proceso de desgaste. Por ejemplo, el paisaje del Bryce Canyon, en el suroeste de Estados Unidos, fue creado por una combinación de viento y agua en movimiento que desprendió con facilidad las partículas transportadas, mientras que las rocas más resistentes al desgaste subsistieron. (Ver figura 14.4.) Las actividades de los organismos también contribuyen al desgaste mecánico. Así,

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Figura 14.4

Paisaje erosionado. Este paisaje del Parque Nacional Bryce Canyon en Utah fue creado por la acción del viento y el movimiento del agua. Las partículas desprendidas por estas fuerzas fueron depositadas en algún otro sitio y quizá se hayan vuelto parte del suelo en un nuevo territorio.

las raíces de las plantas pueden ejercer una fuerza considerable y desprender partículas; en tanto, las madrigueras de los animales exponen nuevas superficies que pueden ser alteradas por el congelamiento y el deshielo. El desgaste químico implica la alteración química de la roca de manera que es más probable que se fragmente o se disuelva. Algunos pequeños fragmentos de roca expuestos a la atmósfera se pueden oxidar; es decir, se combinan con oxígeno del aire y se transforman en diferentes compuestos. Otras clases de roca se pueden combinar con moléculas de agua en un proceso denominado hidrólisis. A menudo, las moléculas oxidadas o hidrolizadas se disuelven en agua con mayor facilidad y, por lo tanto, pueden ser desprendidas por la lluvia o el agua en movimiento. La lluvia es por lo general un poco ácida, y el contenido de ácido ayuda a disolver las rocas. Debido a la gravedad, el movimiento predominante de partículas proviene de las elevaciones altas a las bajas. Este proceso de aflojar y redistribuir las partículas se denomina erosión. El viento mueve la arena y el polvo, y provoca el desgaste de las superficies rocosas al pulirlas con arena. Los glaciares pueden desplazar grandes rocas y provocar que sus superficies se redondeen al friccionarlas con la superficie de la Tierra y unas contra otras. El agua en movimiento transporta mucho material en corrientes de

agua y ríos. Además, la acción de las olas a lo largo de las riberas de los lagos y las costas de los océanos constantemente desgasta y transporta partículas.

Suelo y tierra Los procesos geológicos que se acaban de analizar están implicados en el desarrollo tanto del suelo como de la tierra; sin embargo, el suelo y la tierra no son lo mismo. La tierra es la parte del planeta que no está cubierta por los océanos. El suelo es una cubierta delgada sobre la tierra que consiste en una mezcla de minerales, material orgánico, organismos vivientes, aire y agua, que soporta el crecimiento de la vida de las plantas. Las proporciones de los componentes del suelo varían según los diferentes tipos de suelo, pero un “buen” suelo común se compone de aproximadamente 45% de minerales, 25% de aire, 25% de agua y 5% de materia orgánica. (Ver figura 14.5.) Esta combinación suministra buen drenaje, aireación y materia orgánica. Los agricultores tienen un interés especial en el suelo debido a que con base en su naturaleza se determinan las clases de cultivos que pueden crecer y los métodos de cultivo que se deben emplear. A los residentes urbanos también les afecta este aspecto, y la salud del

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Administración de recursos

1/24/06 3:27:13 PM

25% Aire

45% Mineral

25% Agua 5% Orgánicos

5% Organismos

85% Humus

10% Raíces

Figura 14.5 Componentes del suelo. A pesar de que la composición del suelo varía de manera considerable, todos contienen los mismos componentes básicos: material mineral, aire, agua y materia orgánica. La materia orgánica se subdivide, además, en humus, raíces y otros organismos vivientes. Los porcentajes mostrados son los que se presentarían en un buen suelo.

suelo determina la calidad y cantidad de alimentos que comerán. Si se abusa del suelo a tal grado que ya no pueda ser utilizado para el cultivo, si se deja que se erosione, o si se degrada la calidad del aire y el agua, tanto los residentes urbanos como los rurales lo resentirán. Para saber cómo proteger el suelo, debemos entender en primer lugar sus propiedades y su conformación.

Formación del suelo La combinación de eventos físicos, químicos y biológicos a través del tiempo es responsable de la formación del suelo. La conformación del suelo comienza con la fragmentación de la materia parental, la cual está compuesta por capas antiguas de roca o depósitos geológicos más recientes de flujos de lava o actividad glacial. La cantidad y clase del suelo desarrollado depende del tipo de materia parental, las plantas y los animales presentes, el clima, el tiempo implicado y la inclinación de la superficie. Como analizamos antes, el resquebrajamiento del material parental se conoce como desgaste mecánico. El clima y la naturaleza química del material rocoso tienen una gran influencia en la velocidad del desgaste. En el mismo sentido, el tamaño y la naturaleza química de las partículas tienen un gran impacto en la naturaleza del suelo que se desarrollará en un área.

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

La función de los organismos en el desarrollo del suelo también es muy importante. Los primeros organismos que obtuvieron apoyo de este material parental modificado también contribuyeron a la formación del suelo. Los líquenes con frecuencia formaron una comunidad pionera que creció sobre la superficie de las rocas y atrapó pequeñas partículas. La descomposición de los líquenes muertos y demás materia orgánica liberó ácidos que químicamente alteraron la roca subyacente, lo cual produjo una fragmentación adicional. Esta liberación de químicos de las raíces de las plantas provocó un resquebrajamiento químico adicional de partículas de roca. Cuando otras clases de organismos, como las plantas y pequeños animales, se establecieron, contribuyeron, mediante sus muertes y su descomposición, a incrementar las cantidades de materia orgánica que se incorporaron a los pequeños fragmentos de roca. La materia orgánica producto de la descomposición de los restos de plantas y animales se conoce como humus. Se trata de un componente del suelo muy importante que se acumula sobre la superficie y que al final se mezcla con las capas superiores de partículas minerales. Este material contiene nutrientes que las plantas obtuvieron del suelo. El humus también incrementa la capacidad de contención de agua y la acidez el suelo, de manera que las plantas pueden aprovechar los nutrientes inorgánicos, que son más solubles bajo

condiciones ácidas. El humus también tiende a adherirse a otras partículas del suelo y ayuda a que éste sea más disgregable y sin firmeza, lo cual permite que el agua se absorba y que el aire penetre. Los suelos compactos tienen pocos espacios porosos que no permiten que entre el aire ni el agua, haciendo que esta última sólo se desborde. Los animales que construyen sus madrigueras, las bacterias del suelo, los hongos y las raíces de las plantas también forman parte del proceso biológico de conformación de los suelos. Uno de los animales constructores de madrigueras más importantes es el gusano de tierra. Una hectárea de suelo (2.47 acres) llega a soportar una población de 500 000 gusanos de tierra que son capaces de procesar hasta 9 toneladas métricas de suelo al año. Estos animales, literalmente, se comen el camino a través del suelo, lo cual produce una mezcla adicional de material orgánico e inorgánico que incrementa la cantidad de nutrientes disponibles para el uso de la plantas. A menudo aportan nutrientes de las capas más profundas del suelo hacia el área donde las raíces de las plantas están más concentradas, en consecuencia, mejoran la fertilidad en suelo. Además, la aireación y el drenaje del suelo con frecuencia son mejorados por las madrigueras de los gusanos de tierra y otros pequeños animales de suelo, como los nematodos, las garrapatas, las cochinillas y otros insectos pequeños. Los animales pequeños también ayudan a incorporar materia orgánica al suelo, ya que recogen materia orgánica muerta de la superficie y la transportan hasta sus madrigueras y túneles. Asimismo, cuando las raíces de las plantas mueren y se descomponen, desprenden nutrientes y materia orgánica en el suelo y proporcionan canales para el agua y el aire. Los hongos y las bacterias son degradadores y sirven como vínculos importantes en muchos ciclos minerales. (Ver capítulo 5.) Ellos, junto con los animales, mejoran la calidad del suelo al descomponer la materia orgánica en partículas más pequeñas y liberar nutrientes. El grado de inclinación también influye en el desarrollo del suelo. La formación de suelo en declives escalonados es muy lenta porque los materiales tienden a moverse hacia abajo de la pendiente con el agua y el aire. Por el contrario, los valles de ríos muchas veces cuentan con suelos profundos debido a que reciben materiales de todas partes debido a estas mismas fuerzas erosivas. El clima y el tiempo también son importantes en el proceso de formación de los suelos. En general, los climas demasiado áridos o fríos forman suelos muy lentamente, en tanto

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20

70

30

arcilla

illa arc

40

60

de je

50 Arcilla con sedimento

rce 30

to

60 Marga arcillosa y sedimento

Marga arcillosa

en

Arcilla arenosa

40

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nta

50

se

Po

de

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80

je

310

10

nta

Las propiedades del suelo comprenden su textura, estructura, atmósfera, humedad, contenido biótico y composición química. La textura del suelo está determinada por la cantidad de partículas minerales en su interior. Las partículas más grandes de los suelos son la grava, la cual tiene fragmentos de más de 2.0 milímetros de diámetro; las par-

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rce

Propiedades del suelo

100% arcilla

Po

que los climas húmedos y cálidos los desarrollan con mayor rapidez. Esto es porque los climas fríos y áridos acumulan muy despacio la materia orgánica que es necesaria para formar el suelo. Además, el desgaste químico tiene lugar con mayor lentitud a temperaturas más bajas y en ausencia de agua. Bajo condiciones climáticas ideales, el material parental suave puede desarrollarse en un centímetro de suelo (menos de media pulgada) en el transcurso de 15 años. Bajo condiciones climáticas deficientes, un material parental duro requiere hasta cientos de años para desarrollarse en esa cantidad de suelo. En cualquier caso, la formación del suelo es un proceso lento. La cantidad de lluvias y de materia orgánica influye en el pH del suelo. En las regiones con altas precipitaciones pluviales, iones básicos como el calcio, el magnesio y el potasio son separados de los suelos, y otros materiales ácidos se dejan atrás. Además, la descomposición de la materia orgánica tiende a incrementar la acidez del suelo (pH del suelo), el cual es importante debido a que interviene en la disponibilidad de los nutrientes, los que a su vez determinan las clases de plantas que crecerán y la cantidad de materia orgánica agregada al suelo. Dado que el calcio, el magnesio y el potasio son nutrientes importantes para las plantas, su pérdida por deslave reduce la fertilidad del suelo. Los suelos con excesiva acidez también provocan que los iones de aluminio se vuelvan solubles, los cuales, en cantidades altas, son tóxicos para muchas plantas. (Ver el análisis de la lluvia ácida en el capítulo 17.) La mayoría de las plantas crecen bien en suelos con un pH entre 6 y 7, aunque algunas plantas como los arándanos y las papas tienen un buen desarrollo en suelos ácidos. En la mayoría de las situaciones agrícolas el pH del suelo por lo general se ajusta mediante el suministro de sustancias químicas al suelo. Por ejemplo, se puede agregar cal para hacer menos ácidos a los suelos, o materiales acidificantes como los sulfatos para incrementar la acidez.

70 Marga arcillosa y arenosa

20

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Marga

Arena margosa

Marga con sedimentos

10

90

Arena

100% arena

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Sedimentos

Marga arenosa

80

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40

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100% sedimentos

Porcentaje de arena

Figura 14.6 Textura del suelo.

La textura depende del porcentaje de arcilla, sedimentos y partículas de arena en el suelo. Un suelo con marga ofrece la mejor textura para la mayoría de los cultivos. Como se muestra en la ilustración, si el suelo estuviera compuesto por 40% arena, 40% sedimento, y 20% arcilla, sería marga.

Fuente: Datos del Servicio de conservación del suelo de Estados Unidos.

tículas entre 0.05 y 2.0 milímetros se clasifican como arena; las partículas de sedimentos varían entre 0.002 a 0.05 milímetros de diámetro; y las partículas más pequeñas son las de arcilla, que miden menos de 0.002 milímetros de diámetro. Las partículas grandes, como la arena y la grava, tienen muchos espacios pequeños entre ellas, lo cual permite que tanto el aire como el agua fluyan a través del suelo. Por ello, el drenaje del agua en esta clase de suelo es muy rápido, y en muchas ocasiones transporta nutrientes valiosos a las capas inferiores que están más allá del alcance de las raíces de la planta. Las partículas de arcilla tienden a ser planas y se adhieren fácilmente para formar capas que reducen en gran medida el movimiento del agua a través de ellas. Los suelos con una cantidad considerable de arcilla no tienen buen drenaje y están mal aireados. Debido a que el agua no fluye muy bien a través del barro, los suelos arcillosos tienden a permanecer húmedos durante periodos más largos y no es fácil que pierdan minerales mediante la filtración de agua.

Sin embargo, en raras ocasiones un suelo está conformado por un solo tamaño de partículas, ya que diferentes partículas se mezclan en muchas combinaciones distintas y producen varias clasificaciones diferentes de suelo. (Ver figura 14.6.) Un suelo ideal para el uso agrícola es la marga, que combina una buena aireación con las propiedades de drenaje de grandes partículas que retienen tanto nutrientes como el agua de las partículas arcillosas. La estructura de los suelos es diferente de su textura. La estructura del suelo se refiere a la forma en que varias partículas de suelo se aglomeran entre sí. Las partículas en los suelos arenosos no se adhieren unas a otras; por lo tanto, éstos tienen una estructura granular. En cambio, las partículas en los suelos arcillosos tienden a aglutinarse entre sí para formar grandes agregados. Otros suelos que tienen una mezcla de diferentes tamaños de partículas tienden a formar agregados más pequeños. Un buen suelo es disgregable, es decir, se separa en sus componentes con facilidad. La estructura del suelo y su contenido de humedad determina qué tan disgregable es. Los suelos arenosos son

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muy disgregables, en tanto que los suelos arcillosos no. Si un suelo arcilloso se trabaja cuando está muy húmedo, puede integrarse en bloques masivos que serán difíciles de romper. Un buen suelo para uso agrícola necesita desmoronarse y tener espacios para el agua y el aire. De hecho, el contenido de agua y de aire depende de la presencia de espacios porosos. (Ver figura 14.7.) En un buen suelo, alrededor de un medio a dos tercios de los espacios contienen aire después de que el exceso de agua se ha drenado. El aire proporciona una fuente de oxígeno para las células de la raíz de la planta y todos los demás organismos del suelo. La relación entre la cantidad de aire y agua no es fija. Después de una precipitación pluvial alta, la mayoría de los espacios pueden estar llenos de agua, y menos oxígeno queda disponible para las raíces de la planta y otros organismos. Si el exceso del agua no se drenó del suelo, las raíces de la planta pueden morir por falta de oxígeno, li-

teralmente se ahogan. Por otro lado, si no hay la suficiente humedad en el suelo, las plantas carecerán de agua; además, la humedad del Espacio de aire

suelo y el aire también son importantes para determinar la cantidad y las clases de organismos de los suelos.

Partículas del suelo

Capa de agua

Capa de agua a)

b)

Figura 14.7 Espacio de los poros y tamaño de las partículas.

a) El suelo que está compuesto de partículas de diferentes tamaños tiene espacio tanto para agua como para aire. Las partículas tienen agua en la superficie (representadas por el halo coloreado alrededor de cada partícula), pero algunos de los espacios son tan grandes que está presente un espacio de aire. b) El suelo compuesto por partículas pequeñas y uniformes tiene menos espacio para el aire. Dado que las raíces requieren tanto agua como aire, el suelo en a) podría soportar mejor los cultivos que el suelo b).

Cucaracha de madera

Milpiés

Hormiga carpintera

Caracol Escarabajo vagabundo

Cienpiés

Pseudoescorpión

Babosa Gusano de alambre

Cigarra ninfa

Cochinilla Colémbolo Gusano de suelo Ácaros

Bacterias y algas

Protozoarios del suelo

Hongo constrictor matando a un nematodo

Hongos de suelo

Figura 14.8 Organismos del suelo.

Todos estos organismos habitan en el suelo, así que contribuyen al reordenamiento de sus partículas, participan en la transformación química y reciclan materia orgánica muerta.

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

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Oi

Horizonte A (capa superior del suelo)

Horizonte E

Horizonte B (subsuelo)

Horizonte de máxima actividad biológica Desprendimiento de materiales disueltos o suspendidos en el agua

Horizonte de acumulación de materiales suspendidos en la parte de encima

Horizonte C

Material parental expuesto a las condiciones climáticas

Horizonte R

Cama de piedra

Hojas desprendidas y restos orgánicos sin descomponer en mucho tiempo

Oa

Restos orgánicos parcialmente descompuestos

A

Horizonte color oscuro con mucha materia orgánica mezclada con material mineral

E

La filtración desprende de esta región algunos minerales solubles

E/B

Transición al horizonte B

B/E

Transición al horizonte E

B

Máxima acumulación de silicatos, minerales, arcillas, hierro y materia orgánica

B/C

Transición al horizonte C

C

R

Figura 14.9 Perfil del suelo.

Un suelo tiene capas que difieren física, química y biológicamente. La capa superior se conoce como horizonte A y contiene la mayor parte de la materia orgánica. La materia orgánica que se recoge en la superficie se denomina horizonte O, el cual se subdivide en una capa superior no desintegrada (Oi ) y una capa inferior parcialmente descompuesta (Oa). Muchos suelos tienen un horizonte E ligeramente coloreado por debajo del horizonte A. Su color claro se debe a que los materiales de color oscuro se han deslavado de la capa. El horizonte B acumula minerales y partículas cuando el agua transporta minerales y suelos hacia abajo del horizonte A y E al horizonte B. A menudo, el horizonte B se denomina subsuelo. Por debajo del horizonte B está un horizonte C de material parental expuesto a las condiciones climáticas.

Los protozoarios, los nematodos, los gusanos de tierra, los insectos, las algas, las bacterias y los hongos son habitantes típicos del suelo. (Ver figura 14.8.) La función de los protozoarios del suelo no está bien establecida, pero parece que actúan como parásitos y depredadores de otros organismos del suelo y, por lo tanto, ayudan a regular las poblaciones de esos organismos. Por su parte, los nematodos, muchas veces denominados ascárides o ciempiés, contribuyen a la descomposición de la materia orgánica. Algunos nematodos son parásitos de las raíces de las plantas. Los insectos y otros artrópodos del suelo favorecen la

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formación de madrigueras, así como el consumo y fragmentación de materia orgánica, pero también son una plaga importante para los cultivos, ya que se alimentan de las raíces de las plantas. Varias clases de bacterias son capaces de fijar el nitrógeno de la atmósfera. En tanto, las algas llevan a cabo la fotosíntesis y son consumidas por otros organismos del suelo. Las bacterias y los hongos son muy importantes en la descomposición y reciclaje de los materiales, ya que sus actividades químicas cambian la materia orgánica compleja en formas simples que las plantas utilizan como nutrientes. Por ejemplo, algunos de estos microorganismos convierten el

nitrógeno contenido en el componente proteico de la materia orgánica en amoniaco o nitrato, los cuales son compuestos del nitrógeno que las plantas pueden utilizar. La cantidad de nitrógeno producido varía según el tipo de materia orgánica, el tipo de microorganismos, el drenaje y la temperatura. Por último, es importante reconocer que el suelo contiene una complicada cadena alimenticia en la cual todos los organismos están sujetos a ser consumidos por otros. Asimismo, todos estos organismos están activos dentro de las distintas capas del suelo, a esto se le conoce como perfil del suelo.

PARTE CUATRO

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Perfil del suelo El perfil del suelo es una serie de capas horizontales en el suelo que difieren en su composición química, propiedades físicas, tamaño de las partículas y cantidad de la materia orgánica. Cada capa reconocible se denomina horizonte. (Ver figura 14.9.) Existen varios sistemas para describir y clasificar los horizontes de los suelos. En general, la capa superior del suelo contiene más nutrientes y materia orgánica que las capas más profundas. La capa superior se conoce como horizonte A, o capa superficial del suelo. El horizonte A está compuesto por pequeñas partículas minerales mezcladas con materia orgánica. Debido a su contenido orgánico relativamente alto, su color es oscuro. Si existe una capa de litter (materia orgánica no descompuesta o parcialmente descompuesta) en la superficie del suelo se conoce como horizonte O. Aunque los suelos agrícolas por lo general tienen un horizonte O, muchos no lo poseen porque el suelo es trabajado para incorporar residuos agrícolas a la superficie. Cuando la materia orgánica se descompone, se incorpora al horizonte A. La densidad del horizonte A puede variar de menos de un centímetro (menos de media pulgada) en declives montañosos escalonados a más de un metro (más de 40 pulgadas) en los pastizales ricos de Norteamérica. En el horizonte A se encuentra la mayoría de los organismos vivientes y los nutrientes. Cuando el agua desciende a través del horizonte A, aporta materia orgánica disuelta y minerales a las capas inferiores. Este proceso se conoce como infiltración. Debido a que la infiltración arrastra los materiales más oscuros como los compuestos férricos, debajo del horizonte A se desarrolla una capa de color más claro que se denomina horizonte E. No todos los suelos desarrollan un horizonte E. Esta capa por lo general contiene pocos nutrientes debido a que el agua fluye hacia abajo y a través del suelo, así que disuelve y transporta los nutrientes al horizonte B subyacente. El horizonte B se denomina subsuelo, tiene menos materia orgánica y organismos que el horizonte A; sin embargo, contiene acumulaciones de nutrientes que se filtraron de niveles más altos. A menudo, los minerales arcillosos que fueron infiltrados del suelo superior son depositados en esta capa; por lo tanto, el horizonte B en muchos suelos es una fuente valiosa de nutrientes para las plantas, y tales subsuelos soportan un sistema bien desarrollado de raíces. Debido a que la cantidad de filtración depende del volumen de la lluvia, los suelos de pastizales que se desarrollan bajo lluvias escasas, muchas veces tienen un hori-

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

zonte B insuficiente, mientras que los suelos en las tierras madereras que reciben muchas lluvias, por lo general tienen un horizonte B bien desarrollado. El área por debajo del subsuelo se denomina horizonte C, y consiste en material parental desgastado que no contiene materia orgánica, pero sí contribuye a muchas de las propiedades del suelo. La composición química de los minerales del horizonte C ayuda a determinar el pH del suelo. Si el material parental es piedra caliza, el suelo tenderá a neutralizar los ácidos; mientras tanto, si el material parental es roca de granito, el suelo no podrá hacerlo. Las características del material parental en el horizonte también influyen en la tasa de absorción y retención de agua del suelo. Por último, el horizonte C descansa sobre una cama de piedra denominada horizonte R. Los perfiles del suelo y los factores que contribuyen a su desarrollo son muy variados. Más de 15 000 distintos tipos de suelo se han clasificado en Norteamérica, pero los tres más importantes incluyen a los pastizales, el bosque y el desierto. (Ver figura 14.10.) La mayor parte de la tierra cultivada en el mundo se distingue como suelo de pastizal o suelo de bosque. Debido a que la cantidad de lluvia en las áreas de pastizales es relativamente baja, ésta no penetra muy profundo en las capas del suelo. La mayoría de las raíces de los pastos y otras plantas permanecen cerca de la superficie, por lo que se presenta poco drenaje de minerales del suelo superficial hacia las capas más profundas. Además, dado que las raíces de las plantas se pudren en el lugar donde mueren los pastos, se desarrolla una capa profunda de suelo superior. Esta falta de infiltración también produce un subsuelo de capa delgada, el cual es bajo en minerales y contenido orgánico, y soporta poco crecimiento de raíces. Los suelos forestales se desarrollan en áreas de lluvias más abundantes. El agua se mueve a través del suelo, de manera que las capas más profundas son muy húmedas. Las raíces de los árboles penetran en estas capas y absorben el agua que necesitan. Las hojas y las otras partes de las plantas que caen en la superficie del suelo forman una capa delgada de materia orgánica sobre la superficie. Esta materia orgánica se descompone y mezcla con el material mineral de las capas superficiales del suelo. El agua que se mueve a través del suelo tiende a transportar material del suelo superior al subsuelo, donde se localizan muchas raíces de las plantas. Uno de los materiales que se acumulan en el horizonte B es la arcilla. En algunos suelos, en

particular de los bosques, la arcilla y otros minerales pueden acumularse y formar una capa cuya base es firme y relativamente impermeable, que limita el crecimiento de las raíces y puede impedir que el agua alcance las capas más profundas del suelo. Los suelos de los desiertos tienen horizontes poco desarrollados y, dado que se presentan pocas lluvias, no soportan el crecimiento de una gran cantidad de plantas; además, una parte importante del suelo está expuesta. Por lo tanto, se agrega poca materia orgánica al suelo, mientras que la filtración de materiales de las capas superiores a las inferiores es insuficiente. Debido a que gran parte del suelo está expuesta al viento y a la erosión del agua, una cantidad considerable de material orgánico y de partículas más pequeñas se desprenden por el viento o por las inundaciones cuando llueve. En climas fríos y húmedos, típicos de las partes septentrionales de Europa, Rusia y Canadá, existen grandes acumulaciones de materia orgánica debido a que la velocidad con la que se decompone es lenta. La extrema acidez de estos suelos también reduce la tasa de descomposición. Por el contrario, los climas calientes y húmedos tienden a presentar horizontes de suelos poco desarrollados, ya que la materia orgánica se descompone muy rápido y los materiales solubles son arrastrados por las abundantes lluvias. Muchas veces se asume que los suelos tropicales son muy fértiles porque los bosques tropicales soportan un vigoroso crecimiento de vegetación y una increíble variedad de especies de plantas y animales. En consecuencia, muchas personas tratan de cultivar en estos suelos. Aunque es posible que crezcan ciertas clases de cultivos que están adaptados a los suelos tropicales, la cosecha de las especies más tradicionales no es exitosa. Existen varias razones por las que es importante conocer la naturaleza de los suelos en las selvas tropicales. Por ejemplo, dos características del clima de las selvas tropicales tienen una gran influencia sobre la naturaleza del suelo. Las altas temperaturas producen una rápida descomposición de la materia orgánica, razón por la que los suelos tienen poco litter y humus. Además, las altas precipitaciones tienden a deslavar los nutrientes de las capas superiores del suelo, dejando a éste con una gran riqueza en hierro y aluminio. El alto contenido de hierro produce un color rojizo en la mayoría de estos suelos. Pero, debido a que los nutrientes se separan con rapidez, estos suelos son infértiles. Cuando la vegetación se elimina, el suelo se erosiona rápidamente.

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onte

Litter

A onte Horiz E onte Horiz

Horiz

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iz Hor

A

B

Capa superior del suelo

eA izont

Hor

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o riz

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Subsuelo

Suelo desértico Material parental descompuesto

te B

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Ho

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C

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Ho

Suelo boscoso

te

C

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r

Ho

Suelo de pastizal

Figura 14.10 Principales tipos de suelo.

Existen miles de diferentes tipos de suelo, los cuales se clasifican en tres grandes categorías. Los suelos formados en los pastizales tienen un horizonte A profundo. El horizonte B poco profundo no tiene los suficientes nutrientes para soportar el crecimiento del cultivo. En los suelos boscosos, el horizonte A es más delgado y la filtración transfiere muchos nutrientes al horizonte B. Por lo tanto, las raíces se encuentran tanto en los horizontes A como en los B. Los suelos desérticos tienen horizontes A muy delgados.

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PARTE CUATRO

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Horizonte A

15 cm (6 pulgadas)

Horizonte B

25 cm (10 pulgadas)

Horizonte A

150 cm (60 pulgadas)

Horizonte B

15 cm (6 pulgadas)

Figura 14.11 Efecto de la pendiente en un perfil del suelo. La capa superior del suelo está formada sobre el área de una ladera que es continuamente desplazada hacia abajo de la pendiente por el flujo del agua. Se acumula en la parte inferior de la pendiente y produce un horizonte A más grueso. La tierra inferior resultante es altamente productiva porque la capa superior del suelo es profunda y fértil, mientras que el suelo en la pendiente es menos productivo. capa muy profunda de suelo superior y son tierras agrícolas altamente productivas.

Erosión del suelo Figura 14.12 Erosión por agua. La fuerza del agua en movimiento es capaz de desprender partículas del suelo y desplazarlas. En caso de erosión prolongada, es probable que se formen barrancas (como la que se muestra en la fotografía).

Además de las diferencias producidas por el tipo de vegetación y las precipitaciones, la topografía también influye en el perfil del suelo. (Ver figura 14.11.) En un área relativamente plana, la capa superior del suelo, que es formada mediante procesos de configuración, se irá acumulando en su sitio y de manera gradual incrementará su profundidad. En colinas onduladas o pendientes pronunciadas, la capa superior muchas veces es transportada hacia abajo de la pendiente tan pronto como se produce. En tales pendientes, las acumulaciones del suelo superior quizá no sean suficientes para soportar un cultivo. Incluso, el suelo superior que se elimina de estas pendientes se deposita eventualmente sobre planicies de inundación planas. Estas regiones sirven como puntos de recolección del suelo superior que fue producido sobre grandes áreas. Como resultado, las regiones inferiores de los ríos y sus deltas tienen una

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

La erosión es la devastación y transportación de suelo mediante agua, viento o hielo. El Gran Cañón del Río Colorado, las planicies de inundación del Nilo en Egipto, las pequeñas barrancas en las laderas, y los deltas que se desarrollan donde desembocan los ríos, son una prueba de la capacidad del agua para transportar el suelo. Cualquiera que haya visto el agua lodosa después de una tormenta ha observado cómo el suelo es desplazado por el agua. (Ver figura 14.12.) La fuerza de desplazamiento del agua le permite transportar grandes cantidades de suelo. Si bien, la erosión es un proceso natural, ésta por lo general es acelerada por las prácticas agrícolas que dejan el suelo al descubierto. Cada año, el Río Mississippi transporta más de 325 millones de toneladas métricas de suelo de las regiones centrales de Norteamérica al Golfo de México. Esto equivale a desprender una capa de suelo superior de aproximadamente 1 milímetro (0.04 pulgadas) de espesor de la región entera. A pesar de que la tasa de erosión varía de lugar en lugar, el desplazamiento del suelo por el agua ocurre en todos los ríos y corrientes acuíferas del mundo. Dry Creek, un pequeño arroyo en California, tiene sólo 500 km (310 millas) de corriente principal y subafluentes; sin embargo, cada año, desprende 180 000 toneladas métricas de suelo de un área de 340 kilómetros cuadrados (130 millas cuadradas).

La erosión del suelo se presenta en todas partes del mundo, pero algunas áreas están más expuestas que otras. La erosión ocurre en cualquier sitio donde hayan desaparecido pastos, arbustos y árboles. Es decir, la deforestación y la desertificación han dejado el campo libre a la erosión. En las áreas deforestadas el agua deslava pendientes pronunciadas expuestas y se lleva el suelo con ella. En las regiones desérticas, los suelos expuestos simplemente mueren debido a que fueron despejados por la agricultura, la construcción o explotación y el pastoreo excesivo del ganado. La erosión del viento es más severa en África y Asia. El suelo erosionado por el aire no sólo deja un área degradada sino que, al depositarse en un sitio, puede enterrar y matar a la vegetación. También tapa las alcantarillas y los surcos de irrigación. Cuando se aplican prácticas agrícolas de alta tecnología a las tierras pobres, el suelo se deslava y los pesticidas y fertilizantes químicos contaminan los desbordes. Cada año, la erosión arrastra a más suelos superficiales de los que son creados, principalmente debido a que las prácticas agrícolas han dejado el suelo desnudo. (Ver figura 14.13.) A nivel mundial, la erosión desprende cerca de 25 400 millones de toneladas métricas de suelo cada año. En África, la erosión del suelo ha alcanzado niveles críticos, y los agricultores han sido orillados a las laderas deforestadas. En Etiopía, por ejemplo, la pérdida del suelo ocurre a una velocidad de entre 1 500 millones a 2 mil millones de metros cúbicos (53 000 a 70 000 millones de pies cúbicos) al año, con casi 4 millones de hectáreas (cerca de 10 millones de acres) de regiones montañosas, cuya degradación se considera irreversible. En Asia, en las colinas occidentales de Nepal, 38% del territorio incluye campos que han sido abandonados debido a que la capa superior del suelo fue deslavada. En el hemisferio occidental, Ecuador está perdiendo su suelo a un ritmo 20 veces mayor que la tasa aceptada. De acuerdo con el Fondo Internacional de Desarrollo Agrícola (FIDA), los esfuerzos para la conservación del suelo a pequeña escala y de mano de obra intensa que combinan el mantenimiento de arbustos y árboles con cultivos en crecimiento y pastoreo de ganado, funcionan mejor en el control de la erosión. En algunas partes de Pakistán, un programa iniciado en 1980 por el FIDA para controlar los desbordes pluviales, la erosión y el daño a los ríos ocasionado por la sedimentación, logró incrementar de 20 a 30% la producción de los cultivos y el ganado. Los suelos severamente erosionados han perdido tanto la capa superior del suelo como parte del subsuelo, por lo que ya no

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Trópico de Cáncer

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Ecuador

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75

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20°

Trópico de Capricornio

Toneladas métricas de sedimentos por kilómetro 40° cuadrado al año Menos de 40 40 – 200 60° Más de 200

Antarctic Circle

66 Transportación de sedimento en algunas de las cuencas ribereñas más grandes del mundo. La erosión es mayor donde los ríos han desprendido una gran cantidad de sedimentos. En estas áreas, desaparece la capa superior fértil del suelo, que forma la base de la producción agrícola y ganadera. 0

80°

0

1000 1000

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2000

3000 kilómetros

80°

a)

Figura 14.13 Erosión mundial del suelo. a) La erosión del suelo existe en todo el mundo. b) Los ríos con sedimento son evidencia de las prácticas deficientes de conservación del suelo río arriba. Fuente: a) U.S. Soil Conservation Service.

Río cargado de sedimentos. b)

son tierras de cultivo productivas. La mayoría de las prácticas agrícolas de la actualidad provocan la pérdida del suelo más rápido de lo que lo reemplazan. Las prácticas agrícolas que reducen la erosión, como la agricultura de contorno y las terrazas, se analizan en la sección de Prácticas de conservación del suelo de este capítulo. El viento también es un importante transportador del suelo; incluso, bajo ciertas condiciones puede desplazar grandes cantidades. (Ver figura 14.14a.) La erosión causada por el viento quizá no sea tan evidente como la que ocasiona el agua, dado que no deja hondonadas. Sin embargo, también representa un serio problema. La erosión provocada por el viento es más común en áreas sin árboles y áridas donde el suelo está expuesto. En la región de Sahel en África, gran parte de la tie-

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rra ha sido despojada de su vegetación debido a la sequía, al pastoreo excesivo y a las prácticas agrícolas inadecuadas. Esto ha producido una erosión en los suelos que fue ocasionada por el viento. (Ver figura 14.14b.) En la región de las Grandes Praderas de Norteamérica se han presentado cuatro serios periodos de erosión por viento desde la colonización europea en 1800. Si estas áreas reciben menos de 30 cm (12 pulgadas) de lluvia al año, no habrá suficiente humedad para soportar los cultivos. Cuando esto ocurre durante varios años consecutivos se denomina sequía. Los agricultores plantan cultivos con la esperanza de que llegue la lluvia, pero cuando esto no ocurre, labran sus campos de nuevo con el fin de prepararlos para otro cultivo. Por lo tanto, el suelo flojo y seco se deja expuesto, con lo cual se produce la erosión por el viento. Debido a las grandes cantidades de polvo en el aire durante esas épocas, la región se conoce como el Tazón del Polvo (Dust Bowl). En este sitio, durante la década de los treinta, el viento destruyó 3.5 millones de hectáreas (más de 8.5 millones de acres) de tierra cultivable y 30 millones de hectáreas (75 millones de acres) adicionales con serios daños. Aunque, por fortuna, se han instituido muchas prácticas de conservación del suelo,

muchos suelos se están perdiendo por culpa de la erosión, así que se deben tomar mayores medidas preventivas.

Prácticas de conservación del suelo Las clases de actividades agrícolas que se pueden llevar a cabo están determinadas por factores como estructura del suelo, textura, drenaje, fertilidad, rocosidad, inclinación de la superficie, cantidad y naturaleza de las lluvias y otras condiciones climáticas. Una porción relativamente grande —cerca de 20%— del territorio de Estados Unidos es adecuada para el cultivo. Sin embargo, sólo 2% del terreno no requiere alguna forma de práctica de conservación del suelo. (Ver figura 14.15.) Esto significa que casi todo el suelo estadounidense debe ser administrado de alguna manera para reducir los efectos de la erosión del suelo causada por el agua o por el viento. No todas las partes del mundo están tan bien abastecidas como Estados Unidos de tierra con potencial agrícola. (Ver tabla 14.1.) Por ejemplo, a nivel mundial, cerca de 11% de la

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Administración de recursos

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a)

b)

Figura 14.14 Erosión por el viento. a) La capa superior del suelo de este campo está siendo barrida debido a que es árida y no tiene protección. La fuerza del viento es capaz de desprender toda la superficie del suelo y transportarla a varios miles de kilómetros. b) La región semiárida justo al sur del Desierto del Sahara es un lugar especialmente vulnerable. Las lluvias son impredecibles, lo cual muchas veces conlleva el fracaso de los cultivos. Además, la presión de la población obliga a la gente de la región a tratar de cultivar en áreas marginales. Esto muchas veces produce un incremento de la erosión ocasionada por el viento. superficie de la Tierra es adecuada para el cultivo, y un 24% adicional se encuentra en pastoreo permanente. En Estados Unidos, cerca de 20% es tierra de cultivo, y 25% está en pastoreo permanente. En contraste con esto, en el continente africano sólo 6% del terreno es adecuado para cultivo y 29% se puede utilizar para pastoreo. Por otro lado, Canadá cuenta con sólo 5% de terreno adecuado para cultivos y 3% para pastoreo. Europa tiene el porcentaje más alto de tierra de cultivo con 30%, pero cuenta con sólo 17% en pastoreo permanente. Dado que es muy pequeña la porción de tierra que se puede convertir a la agricultura, debemos utilizar de manera prudente lo que tenemos. Un estudio de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO, por sus siglas en inglés) afirma que más de 40% de la tierra agrícola del mundo se encuentra seriamente afectada por la degradación del suelo. En 2003, el Instituto de Recursos del Mundo afirmó que la degradación del suelo afecta alrededor de 70% de los pastizales del mundo, 40% de la lluvia alimenta a tierras agrícolas, y 30% a las tierras irrigadas. De acuerdo con el Programa Ambiental de las Naciones Unidas, se calcula que alrededor de 500 millones de hectáreas (1 240 millones de acres) de tierra en África han sido afectadas por la degradación del suelo desde 1950, además de 65% de la tierra agrícola.

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

Cultivables, pero los tipos de cultivo son limitados y se necesitan prácticas de gran alcance para la protección del suelo

La cosecha en tierras de cultivo marginal se logran sólo en buenos años 12%

42% Cultivables, unas pocas clases de cultivos no se pueden cultivar o se necesitan prácticas simples de protección del suelo

44% No adecuadas para el cultivo

2%

No hay limitaciones para el uso agrícola

Figura 14.15 Tierra estadounidense utilizada para propósitos agrícolas. Sólo 2% de la tierra de Estados Unidos se puede cultivar sin utilizar alguna práctica de conservación del suelo. Este porcentaje es principalmente tierra plana, la cual no está sujeta a la erosión del viento. En el 42% de la tierra restante, se requieren algunas consideraciones especiales para proteger el suelo, o se limitan las clases de cultivos. Así, 12% de la tierra es de cultivo marginal que es útil para la cosecha sólo en los años que la lluvia y otras condiciones son ideales. El 44% no es adecuado para el cultivo, pero se puede utilizar para otros propósitos como el pastoreo de ganado o bosques.

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Desertificación y seguridad global Es sabido por todos que la degradación ambiental tiene un lugar importante en las consideraciones de seguridad nacional, así como en la estabilidad internacional. La desertificación es uno de los problemas ambientales más importantes que afectan la seguridad y la estabilidad. En la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación (UNCCD, por sus siglas en inglés) se afirmó que la desertificación amenaza la seguridad del suministro de alimentos, la de la salud, la ambiental y la de los medios de subsistencia. Además, los cambios ambientales provocados por la desertificación presionan las dinámicas sociales, económicas, políticas y demográficas, lo cual detona la inseguridad. La oficina de la UNCCD ha defendido durante mucho tiempo la importancia de que se realice una Convención Ambiental en la cual se dote de un concepto más integral a la seguridad internacional. Por ello, se organizó una reunión de expertos en España, en 1994, sobre el tema de la desertificación, las migraciones y los conflictos, con el apoyo de los gobiernos de España y Holanda. De acuerdo con la investigación presentada, 50 conflictos armados en 1994 tuvieron factores ambientales característicos de los campos secos. Estos conflictos se disparan por la migración en masa de la gente que no tiene otra elección que abandonar sus tierras en busca de medios de subsistencia una vez que su tierra se ha degradado y perdido la productividad, lo cual los expone al riesgo del surgimiento de conflictos con las poblaciones establecidas en las nuevas tierras. Muchas veces, el elemento ambiental que estimula las grandes migraciones por factores de escasez ambiental está escondido detrás de consideraciones étnicas y socioeconómicas. Se estima que 135 millones de personas —el equivalente de la población de Alemania y Francia combinadas— están en riesgo de ser desplaza-

Tabla 14.1 País

Fuente: Datos de World Resources, 2003.

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Porcentaje de tierra que es adecuada para la agricultura

Porcentaje de tierras de cultivo

Mundo África Egipto Etiopía Kenia Sudáfrica Norteamérica Canadá Estados Unidos Sudamérica Argentina Venezuela Asia China Japón Europa

das como consecuencia de la desertificación. Se espera que en los próximos 20 años 60 millones de personas emigren de las áreas desertificadas del África subsahariana hacia el norte de África y Europa. Asimismo, los estudios de largo plazo del occidente de África proyectan un flujo migratorio constante a las ciudades costeras, cuya población se espera que crezca 3.5 veces el número de 1997 hasta un total de 271 millones en 2020. Cada año, entre 700 000 a 900 000 mexicanos abandonan sus hogares rurales con tierras secas para encontrar una vida como trabajadores emigrantes en Estados Unidos. En China, en décadas pasadas, un número considerable de aldeas se ha perdido para convertirse en desiertos en expansión, arenas a la deriva, movimiento de dunas y tormentas de arena. En Haití, la degradación de la tierra que ha reducido la producción de granos per cápita a la mitad de lo que fue 40 años atrás, junto con malestares políticos crónicos, ocasionó que 1.3 millones de haitianos huyeran de sus tierras durante las dos décadas pasadas. Por si fuera poco, 60% de todo el territorio de Portugal y 75% del terreno cultivable en Turquía corre riesgo de sufrir desertificación. Además, la mayor parte del territorio del norte de África descansa sobre zonas áridas y semiáridas, las cuales tienden a la desertificación y a servir como áreas de tránsito hacia Europa para los emigrantes del África subsahariana. En la actualidad, existe una percepción creciente de que, en el contexto del cambio climático global, la desertificación es una cuestión de supervivencia que implica severos problemas de seguridad social y de alimentación en estas regiones, por lo que debe ser abordada como una de las causas que propiciaron la inseguridad pública y los antagonismos internos.

11.0 6.3 2.8 12.7 7.9 10.8 13.0 4.9 19.6 6.0 9.9 4.4 15.2 10.3 12.0 29.9

Porcentaje de tierras de pastoreo 26.0 28.8 5.0 40.7 37.4 66.6 16.8 3.0 25.0 28.3 51.9 20.2 25.9 30.6 1.7 17.1

Aunque en décadas recientes la expansión global del área agrícola ha sido modesta, se está intensificando muy rápido debido a un incremento del área irrigada, así como a la reducción del tiempo sin cultivo para producir más por hectárea. Muchas prácticas pueden proteger el suelo de la erosión al mismo tiempo que permiten la agricultura. Algunos de los métodos más comunes serán analizados más adelante. Siempre que el suelo se pierde por agua o por erosión del viento, la capa superior del suelo, la más productiva, es la primera en ser desprendida. Cuando la capa superior del suelo se pierde, la fertilidad del suelo disminuye, y entonces se deben utilizar mayores cantidades de costosos productos para restaurar la fertilidad perdida. Esto eleva el costo de los alimentos que compramos. Además, el movimiento de excesivas cantidades de suelo de la tierra agrícola a los arroyos corrientes tiene varios efectos negativos. En primer lugar, una corriente sucia es menos agradable desde el punto de vista estético

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Administración de recursos

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Programa de seguridad para la conservación La Legislación agraria estadounidense de 2002 creó una novedosa iniciativa ambiental denominada Programa de Seguridad para la Conservación (CSP, por sus siglas en inglés). Si se implementa como está diseñado, el CSP usará hileras de árboles para premiar a agricultores que produzcan beneficios ambientales apreciables en tierras de trabajo. Los agricultores que califican para la hilera más baja (y el pago menor) utilizan sistemas de producción de conservación básicos que, por ejemplo, reducen la erosión del suelo. En cambio, los que tienen las hileras más altas (y la categoría de pago más alta) están adoptando un método integral de agricultura para aliviar los problemas ambientales, por medio de un sistema de producción ganadera basado en pastos que integra árboles y hábitat silvestres, por ejemplo. El CSP es la variación más

que una corriente de agua clara. En segundo lugar, demasiado sedimento en una corriente afecta la población de peces por la reducción de visibilidad, cubre los sitios de desove y tapona las agallas de los peces. La pesca puede disminuir debido a las prácticas agrícolas imprudentes que se realizan cientos de kilómetros arriba de la corriente. En tercer lugar, el suelo arrastrado por un río es eventualmente depositado en algún lugar. En muchos casos, el suelo debe ser removido mediante la excavación para limpiar los canales de navegación. Esta operación es muy costosa y, además, es pagada con nuestros impuestos.

importante de las políticas convencionales agrícolas, la cual paga a los agricultores según la cantidad de hectáreas de “cultivo programa”, como el maíz y el frijol de soya, que cultivan sin importar las consecuencias ambientales. Este programa ya ha sido utilizado en el campo; sin embargo, los funcionarios del Departamento de Agricultura estadounidense siguen trabajando en los detalles sobre la forma en que se va a implementar. Un área de interés es cómo se medirán “los beneficios ambientales reales” en tierra agrícola y a través del tiempo. En este sentido, la verificación de los sistemas por los agricultores y los profesionales de los recursos naturales ofrece gran potencial para aportar la base de tales mediciones.

a)

b)

Figura 14.16 Prácticas deficientes y adecuadas para la conservación del suelo. a) Esta tierra ya no es productiva porque la erosión ha desprendido la capa superior del suelo. b) Esta tierra de cultivo ondulante muestra el cultivo de contorno en hileras, el cual minimiza la erosión del suelo porque el agua fluye lentamente. Este método deberá continuar indefinidamente para hacer que la tierra de cultivo sea productiva.

Agricultura de contorno La agricultura de contorno, que implica la labranza en los ángulos rectos respecto de la pendiente de los terrenos, es uno de los métodos más simples para impedir la erosión del suelo. Esta práctica es útil en pendientes poco inclinadas y produce una serie de pequeñas cordilleras en los ángulos rectos de la pendiente. (Ver figura 14.17.) Cada cordillera actúa como una presa que sostiene el agua que corre hacia abajo de la inclinación. Esto permite que más agua sea absorbida por el suelo. De esta manera, la agricultura de contorno reduce 50% la erosión del suelo y, en regiones más áridas, incrementa la producción de los cultivos mediante la conservación del agua.

Agricultura en hileras Cuando una pendiente está excesivamente inclinada o es demasiado larga, la agricultura de contorno tal vez no logre impedir la ero-

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

Figura 14.17 Agricultura de contorno.

La labranza en los ángulos rectos respecto de la pendiente crea una serie de zanjas que disminuyen la velocidad del flujo de agua e impiden la erosión del suelo. Esta práctica de conservación del suelo es útil en pendientes suaves.

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Rompevientos

Figura 14.18 Agricultura en hileras. En la tierra ondulante, una combinación de cultivos en contorno y en hileras impide la excesiva erosión del suelo. Las hileras se plantan en los ángulos rectos respecto de la pendiente, con bandas de cultivos sembrados muy cerca uno del otro, como el trigo o el heno, que se alternan con bandas de cultivos altos, como el maíz y el frijol de soya. sión del suelo. Sin embargo, una combinación entre agricultura de contorno y agricultura en hileras puede funcionar. La agricultura en hileras es la alternancia de hileras de cultivos plantados muy cerca uno del otro, como heno, avena u otros granos pequeños con hileras de cultivos grandes como maíz, frijol de soya, algodón o remolacha azucarera. (Ver figura 14.18.) Los cultivos que están plantados de forma cercana, retardan el flujo del agua, reducen la erosión del suelo y permiten que más agua sea absorbida por la tierra. El tipo de suelo, la inclinación y la longitud de la pendiente determinan la amplitud de las hileras y establecen si la agricultura en hileras o la agricultura de contorno son prácticas.

Terrazas En un terreno muy inclinado, el único método práctico para impedir la erosión del suelo es la construcción de terrazas. Las terrazas son áreas niveladas en los ángulos rectos respecto de la pendiente, que sirven para retener agua y reducir en gran medida la magnitud de la erosión. (Ver figura 14.19.) Las terrazas se han utilizado durante siglos en naciones que carecen de terrenos planos para la agricultura. El tipo de terraza que se observa en la figura 14.19a) requiere el uso de pequeñas máquinas y mano de obra considerable, por lo que no es

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adecuada para la agricultura mecánica usual en gran parte del mundo. En cambio, la modificación mostrada en la figura 14.19b) acepta el uso de grandes máquinas agrícolas. La terraza es un método costoso para controlar la erosión, ya que requiere desplazar el suelo para construir áreas planas, proteger las áreas inclinadas entre las terrazas, así como constante mantenimiento y reparaciones. Existen varios factores que determinan si la terraza es factible, por ejemplo, la longitud y la inclinación de la pendiente, el tipo de suelo y la cantidad de precipitación fluvial.

Vías fluviales Incluso con prácticas de conservación del suelo como la agricultura de contorno, la agricultura en hileras y las terrazas, los agricultores muchas veces deben suministrar canales protegidos para el movimiento del agua. Las vías fluviales son depresiones en la pendiente del terreno donde el agua se recoge y fluye a través de éste. Cuando no tienen el mantenimiento adecuado, estas áreas son altamente susceptibles a la erosión. (Ver figura 14.20.) Pero, si una vía fluvial se mantiene con una cubierta permanente de césped, la velocidad del agua se reduce, las raíces tienden a mantener las partículas del suelo en su lugar y, en consecuencia, la erosión del suelo disminuye.

La agricultura de contorno, la agricultura en hileras, las terrazas y el mantenimiento de las vías fluviales, son métodos importantes para reducir la erosión por agua (erosión hídrica), pero el viento también representa un problema para ciertos suelos, en particular en las áreas áridas del mundo. La erosión por viento (erosión eólica) se puede reducir si el suelo es protegido. La mejor protección es una capa de vegetación sobre la superficie. Sin embargo, el proceso de preparar el suelo para el cultivo y el método de plantar con frecuencia dejan el suelo expuesto al viento. Los rompevientos son plantaciones de árboles u otras plantas que protegen el suelo desnudo de la fuerza total del viento. Por lo tanto, reducen la velocidad del viento y disminuyen la cantidad de suelo que puede llevarse. (Ver figura 14.21.) En algunos casos, las filas de árboles se plantan en ángulos rectos respecto a los vientos preponderantes para reducir su fuerza, y en otros, se practica una clase de agricultura en hileras en la cual se alternan hileras de heno o granos con cultivos grandes que dejan amplias áreas de suelo expuestas. En algunas áreas del mundo, la única forma de proteger el suelo consiste en no cultivarlo, pero sí dejar un recubrimiento permanente de pastos.

Labranza convencional frente a labranza de conservación Los métodos en labranza convencional en gran parte del mundo requieren el uso intenso de maquinaria agrícola que prepara el suelo para el plantío y sirve para controlar la maleza. Por lo general, un campo se labra y después se rastrilla de una a tres veces antes de que el cultivo se plante. La labranza, que deja el suelo al descubierto, tiene varios efectos positivos: cualquier maleza o semillas de maleza se entierra, por lo tanto se reduce el problema de malas hierbas en el campo. Además, los residuos de cultivos anteriores se incorporan al suelo, donde se descomponen más rápido y contribuyen a su conformación. Los nutrientes que se han infiltrado a las capas más profundas del suelo son llevados muy cerca de la superficie. Mientras que el suelo oscuro es expuesto al sol, de manera que se calienta más rápido. Este último aspecto es el más crítico en áreas con estaciones cortas de cultivo. En muchos lugares, los campos son

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Administración de recursos

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a)

b)

Figura 14.19 Terrazas. La construcción de terrazas es costosa porque requiere el desplazamiento del suelo y la protección de la pendiente escalonada entre niveles. a) Estas terrazas son extremadamente importantes para la gente que vive en los países que tienen acceso a poca tierra de cultivo. Requieren mucha energía y mano de obra para mantenerse, pero hacen eficaz el uso agrícola de la tierra sin una erosión seria. b) Esta modificación del concepto de terrazas permite el uso de grandes maquinarias agrícolas que son comunes en las prácticas de cultivo en Canadá, Europa y Estados Unidos.

a)

b)

Figura 14.20 La protección de las vías fluviales impide la erosión. a) Una vía fluvial sin protección ha sido convertida en un barranco. b) Una vía fluvial con buen mantenimiento no es cultivada; además, una hilera de pasto retarda el flujo del agua y protege el suelo subyacente de la erosión. labrados en el otoño, después de que el cultivo ha sido cosechado y el suelo se deja expuesto durante todo el invierno. Después de la labranza, el suelo se trabaja mediante rastrillos para romper cualquier terrón de tierra, se elimina la hierba mala subsistente y se prepara el suelo para recibir las semillas. Después de que las semillas han sido plantadas, pueden seguir persistiendo los problemas de maleza. Los agricultores muchas veces deben plantar cultivos grandes para eliminar la maleza que comienza a crecer entre las hileras. Cada equivocación en el campo cuesta dinero a los agricultores y, a la vez, incrementa el tiempo en que el suelo es expuesto a la erosión eólica o hídrica.

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

En años recientes se han desarrollado nuevos sistemas de labranza, como herbicidas químicos innovadores y equipo agrícola. Estas prácticas de labranza protegen el suelo al dejar los residuos de los cultivos en la superficie, por lo tanto se reduce la cantidad de tiempo en que éste se expone a las fuerzas erosivas. La labranza reducida es un método que utiliza menos cultivos para el control de las malezas y ayuda a preparar el suelo para que éste reciba nuevas semillas, por lo general deja 15 a 30% de la superficie del suelo cubierta con residuos de cultivos después del plantío. Los métodos de labranza de conservación reducen aún más la cantidad de alteraciones en el suelo y dejan 30% de la superficie del suelo cubierta con residuos

de cultivos después del plantío. Los herbicidas selectivos se utilizan para matar la vegetación indeseada antes de plantar el nuevo cultivo, y más adelante para controlar la maleza. La labranza de conservación tiene algunas variaciones, por ejemplo: 1. La labranza de mezcla de paja y hojas implica surcar la superficie total justo antes de plantar o al mismo tiempo en que se está plantando. 2. La labranza por hileras es un método que implica preparar sólo la hilera estrecha que va a recibir las semillas. El resto del suelo y los residuos del plantío de anteriores cultivos se dejan sin alterar.

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a)

b)

Figura 14.21 Rompevientos. a) En algunas secciones de las Grandes Praderas, los árboles suministran protección contra la erosión ocasionada por el viento. Los árboles a lo largo del camino protegen a las tierras de los vientos preponderantes. b) En este campo, las hileras temporales de vegetación sirven como rompevientos.

Tabla 14.2 Método de labranza Labrado convencional Labrado reducido Labrado con mezcla de paja y hojas Labrado en surcos No labranza

Comparación de diferentes métodos de labranza Uso de combustible (litros por hectárea)

5. Pueden sembrarse dos plantíos en un campo que ha sido restringido para el cultivo de un solo plantío al año. En algunas áreas, después de cosechar el trigo, los agricultores plantan granos de soya directamente en el rastrojo del trigo. 6. Debido a que la labranza de conservación reduce el número de surcos hechos con maquinaria agrícola sobre el campo, el suelo no se compacta tan rápidamente.

Tiempo implicado (horas por hectárea)

8.08 5.11 4.64 4.12 2.19

3.00 2.20 2.07 2.25 1.21

Fuente: Datos de la Universidad de Nebraska, Instituto de Agricultura y Recursos Naturales, 2001.

3. La labranza de surcos implica dejar un surco con el último cultivo del año anterior y plantar el cultivo en un surco donde se dejaron residuos. El plantío puede ser cultivado durante todo el año para reducir la maleza. 4. La agricultura sin labranza implica que plantadores especiales coloquen las semillas en orificios que siguen teniendo sobre su superficie algunos residuos del cultivo anterior. Tanto la labranza reducida como los métodos de labranza de conservación reducen la cantidad de tiempo y combustible que el granjero precisa para producir el cultivo y, por lo tanto, representan ahorros económicos. Para el año 2000, más de la mitad de la tierra agrícola en Estados Unidos fue cultivada utilizando métodos de labranza reducida o de conservación. (Ver la tabla 14.2.) Para muchas clases de cultivos, la producción es comparable a las que se obtienen por métodos convencionales de labranza.

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Otros efectos positivos de la labranza reducida, además de reducir la erosión son: 1. Se incrementa la cantidad de alimentos de invierno y el refugio disponible para la vida silvestre, lo cual produce poblaciones mayores de este tipo de especies. 2. Dado que se presentan menos inundaciones, la sedimentación en los arroyos y ríos se reduce. Esto produce agua más clara para la recreación y menos excavaciones para mantener las vías fluviales abiertas a la navegación. 3. Mediante métodos convencionales en labranza, los cultivos grandes se pueden plantar en colinas que no son adecuadas para tales cultivos. Esto permite al agricultor convertir la tierra de pastura de bajo valor en tierra de cultivo que proporciona una mayor ganancia económica. 4. Debido a que se crean menos hileras sobre el campo, se ahorra petróleo, aun considerando las reservas petroquímicas necesarias para producir los herbicidas.

Sin embargo, existen algunas desventajas en los métodos de labranza de conservación: 1. Los residuos de la vegetación previa pueden retardar el calentamiento del suelo, lo que a su vez puede retrasar por varios días la siembra de algunos cultivos. 2. Los residuos de cultivos reducen la evaporación del suelo, así como el movimiento ascendente del agua y de los nutrientes del suelo de las capas más profundas, lo cual retarda el crecimiento de las plantas. 3. La acumulación de residuos de plantas puede albergar plagas y enfermedades para las plantas, por lo que éstas requerirán más insecticidas y fungicidas. Con mayor razón si un cultivo es plantado en repetidas ocasiones y en la misma ubicación. La labranza de conservación no es la respuesta completa a los problemas de erosión del suelo, pero es útil para reducir la erosión en suelos bien drenados. Esto también requiere que los

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Administración de recursos

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agricultores pongan mucha atención a las condiciones del suelo y a las plagas. En 1972, 12 millones de hectáreas (30 millones de acres) en Estados Unidos estaban sujetas a alguna forma de labranza de conservación. Cerca de 1.3 millones de hectáreas (3.2 millones de acres) fueron cultivadas mediante métodos de no labranza. Para 1992, esta cifra se había elevado a 60 millones de hectáreas (150 millones de acres) de tierra con labranza de conservación, de las cuales 6.2 millones de hectáreas (15 millones de acres) fueron cultivados mediante métodos de no labranza. Se estima que para el año 2010, 95% de la tierra de cultivo estadounidense estará sujeta a alguna forma de práctica reducida de labranza.

Figura 14.22 Uso de la tierra no cultivable para obtener alimento.

Protección del suelo en tierras no cultivables Cada porción de tierra se distingue por las características del suelo, el clima y el grado de inclinación que afectan la forma en que se puede utilizar. Cuando todos estos factores se toman en consideración, es posible determinar el uso más apropiado para cada porción del planeta. La planeación bien ponderada y la conservación cuidadosa del suelo son necesarias si la tierra y sus suelos suministran comida y otras necesidades vitales. No toda la tierra es adecuada para el cultivo continuo. Algunas áreas tienen suelos altamente erosionables que nunca se deben labrar para usarse como tierras de cultivo, pero pueden tener otras funciones. Mediante prácticas adecuadas de conservación del suelo, gran parte de la tierra no utilizable para cultivos se puede emplear para pastoreo, producción maderera, producción de vida silvestre o para fines escénicos y recreativos. La figura 14.22 muestra la tierra que es inadecuada para el cultivo debido a que es demasiado árida, pero que si se utiliza de forma apropiada, puede proporcionar pastizales para el ganado o las ovejas. La tierra mostrada en la figura 14.23 no es adecuada ni para cultivos ni para pastoreo debido a que la pendiente es muy pronunciada y tiene un suelo delgado. Sin embargo, sigue siendo una porción de tierra valiosa y productiva, ya que se puede utilizar para suministrar madera, como hábitat para la vida silvestre, y además ofrece oportunidades recreativas.

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

Durante el tiempo que esta tierra sea protegida y administrada, podrá producir alimentos mediante el pastoreo. Sin embargo, nunca deberá ser labrada para plantar cultivos debido a que la capa superficial del suelo es poco profunda y las precipitaciones muy bajas.

Figura 14.23

Bosques y uso recreativo. A pesar de que esta tierra no es capaz de producir cultivos comunes o alimentar ganado, suministra madera, un hábitat para la vida silvestre y oportunidades recreativas.

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Tipos de capacidades de la tierra No toda la tierra es adecuada para el cultivo o para la construcción urbana. Factores como el grado de inclinación, características del suelo, rocosidad, erosionabilidad y otros aspectos determinan el mejor uso para una parcela de tierra. Como un intento para alentar a la gente a utilizar la tierra de manera reflexiva, el Servicio de Conservación de Suelos de Estados Unidos estableció un sistema para clasificar las posibilidades de uso del suelo. La siguiente tabla muestra las ocho clases de tierra y enumera las características y capacidades de cada una. La foto muestra la forma en que estas clases de tierra pueden coexistir.

Por desgracia, muchos de nuestros hogares e industrias están localizados en el tipo uno y dos de tierra, los cuales tienen las restricciones mínimas de uso agrícola; esto no es lo mejor para el uso de la tierra. Las leyes de zonificación y planes de administración de uso de suelo deben considerar las capacidades de los suelos e instituir medidas para asegurar que la tierra sea usada a su mejor capacidad. • ¿Puede proporcionar ejemplos de su comunidad donde crea que la tierra no es utilizada de manera adecuada? • En su opinión, ¿debería haber más o menos planeación de uso de suelo? • ¿Cuáles son algunas de las consecuencias de construir o cultivar en tierras que no son las adecuadas?

VI VII

VIII

V

IV

III

I

II

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Clase de tierra Tierra adecuada para el cultivo

Tierra no adecuada para el cultivo

CAPÍTULO 14

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Características

Capacidad

Medidas especiales de conservación

I

Tierra excelente, plana y bien drenada

Tierra de cultivo

Buenas prácticas normales aceptadas

II

Tierra buena; que tiene menores limitaciones como pendiente, suelo arenoso y drenaje deficiente

Tierra de cultivo Pastura

Agricultura de hilera Agricultura de contorno

III

Tierra moderadamente buena con importantes limitaciones en el suelo, inclinación o drenaje

Tierra de cultivo Pastura Cuenca acuífera

Agricultura de contorno Cultivo en hilera Terrazas Vías fluviales

IV

Tierra aceptable con severas limitaciones de suelo, pendiente o drenaje

Pastura Huertos Urbanos Industrias Tierra de cultivo limitada

Cultivos con base limitada Agricultura de contorno Cultivo en hileras Terrazas Vías fluviale

V

Uso para el pastoreo y bosques; ligeramente limitada por la rocosidad, suelo poco profundo o humedad

Pastoreo Silvicultura Cuencas acuíferas Urbana Industria

Sin precauciones especiales si es pastoreada o talada de forma apropiada; sin embargo, no debe ser labrada

VI

Limitaciones reducidas para el pastoreo y la silvicultura debido a las pendientes escalonadas moderadas

Pastoreo Silvicultura Cuencas acuíferas Urbana Industria

El pastoreo con la tala en ocasiones puede ser limitado

VII

Severas limitaciones para el pastoreo y la silvicultura debido a que tiene pendientes escalonadas vulnerables a la erosión

Pastoreo Silvicultura Cuencas acuíferas Recreación Vida silvestre Urbana Industria

Se requiere la administración cuidadosa cuando se usa para el pastoreo o la tala

VIII

Inadecuada para el pastoreo y la silvicultura debido a las pendientes escalonadas, suelo poco profundo, falta de agua, o demasiada agua

Cuencas acuíferas Recreación Vida silvestre Urbana Industria

No debe ser usada para el pastoreo o la tala; además, las pendientes escalonadas y la falta de suelo presentan problemas

El suelo y sus usos

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Degradación mundial del suelo El hecho de que los humanos hayan utilizado la tierra y sus suelos para la agricultura, pastoreo, producción de leña combustible y silvicultura, ha tenido profundos efectos sobre las tasas a las que los suelos se forman y a las que se pierden. Asimismo, la eliminación de la vegetación ha acelerado la erosión del suelo de manera que la mayor parte del mundo está perdiendo el suelo

más rápido de lo que éste tarda en formarse. La degradación es más severa cuando las necesidades alimenticias son mayores, dado que la población hambrienta está forzada a sobreexplotar los suelos ya utilizados en exceso. El mapa y la gráfica siguientes ilustran la magnitud del problema de la degradación del suelo y la relativa importancia de las causas.

Porcentaje de suelo degradado por la actividad humana

América del Norte y Central 8% Europa 23% Asia 20%

Sudamérica 14% África 22%

Oceanía 13%

Áreas de consideración seria Áreas de alguna consideración

Mundo 17%

Terrenos estables Tierra sin vegetación

Causas de la degradación del suelo

Millones de hectáreas degradadas

350 300 250

Deforestación

Sobreexplotación de leña combustible

Actividades agrícolas

Pastoreo excesivo

200 150 100 50 0 América del Norte y Central

Sudamérica

Europa

África

Asia

Oceanía

Fuente: Instituto de Recursos del Mundo en colaboración con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), World Resources 1992-1993 (Oxford University Press, Nueva York, 1992), tabla 19.4, pág. 290.

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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La superficie de la Tierra está en constante flujo. El movimiento de las placas tectónicas origina la formación de nuevas tierras mientras que las más antiguas se desgastan debido a la actividad erosiva. El suelo es una mezcla organizada de minerales, materia orgánica, organismos vivientes, aire y agua, cuya formación comienza con el rompimiento del material parental mediante procesos físicos como cambios en la temperatura, congelamiento y deshielo, movimiento de partículas por los glaciares, flujos de agua o el viento. La oxidación y la hidrólisis pueden alterar químicamente el material parental. Los organismos también afectan la conformación del suelo al hacer madrigueras y mezclar el suelo, liberar nutrientes y al descomponer materia orgánica. La capa superior del suelo contiene una mezcla de humus y materia inorgánica, la cual suministra nutrientes al suelo. La capacidad del suelo de hacer crecer los cultivos está determinada por: materia inorgánica, materia orgánica, agua y espacios de aire en el suelo. La porción mineral del suelo está compuesta por varias mezclas de arena, sedimento y partículas de arcilla. Un perfil del suelo por lo general consiste en el horizonte O del litter; el horizonte A, el cual es rico en materia orgánica; y el hori-

zonte E de los materiales que han sido deslavados; el horizonte B, el cual acumula materiales infiltrados de la superficie; y el horizonte C, que consiste en material parental un poco alterado. Los suelos boscosos por lo general tienen un horizonte A y un horizonte E poco profundos, así como un horizonte B profundo, rico en nutrientes y con un gran desarrollo de raíces. Los suelos de los pastizales comúnmente tienen un horizonte A grueso que contiene la mayoría de las raíces de los pastos, pero carecen de un horizonte E y tienen pocos nutrientes en el delgado horizonte B. La erosión consiste en el desprendimiento y la transportación de suelo por el agua o por el viento. El uso apropiado de prácticas de conservación como la agricultura de contorno, la agricultura en hileras, las terrazas, las vías fluviales, los rompevientos y la labranza de conservación pueden reducir la erosión del suelo. En cambio, el mal uso reduce la fertilidad del suelo y produce problemas en la calidad del agua y del aire. Por último, la tierra que no es adecuada para el cultivo se puede utilizar para el pastoreo, la maderería, como hábitat de vida silvestre o para la recreación.

Problema-análisis

dad capturada de nitrógeno es similar a la que proporcionan los fertilizantes comerciales para cultivar el maíz en los países desarrollados. Después de que la madera es cosechada de los árboles, las hojas ricas en nitrógeno, las vainas y las ramas verdes se entierran en el suelo antes de que el maíz sea plantado en el comienzo de la estación subsiguiente. Esta fracción se descompone con las raíces de los árboles y, en consecuencia, libera nitrógeno y otros nutrientes en el suelo. La transferencia de biomasa de las hojas de arbustos acumuladores de nutrientes, que provienen de los bordes del camino y los cercos de protección a los campos cultivados, también agrega nutrientes y puede duplicar la producción de maíz sin adición de fertilizantes. Es una fuente orgánica que también añade otras sustancias a las plantas, en particular potasio y micronutrientes. Debido a la gran cantidad de trabajo que se requiere para cortar y transportar la biomasa de los campos, estos cultivos son rentables y tan valiosos como los vegetales, pero no con el maíz de relativamente bajo valor. Decenas de miles de familias de agricultores en Kenia, Tanzania, Malawi, Zambia, Zimbabwe y Mozambique utilizan diferentes combinaciones de barbechos de árboles y transferencia de biomasa con buenos y consistentes resultados. La adopción de este método ocurre cuando el conocimiento se transfiere de agricultor a agricultor y de pueblo en pueblo mediante organizaciones basadas en la comunidad y una multitud de institutos de investigación nacional, universidades, organizaciones no gubernamentales y proyectos de desarrollo. Ahora, el reto es acelerar la velocidad de adopción para alcanzar a decenas de millones de familias agricultoras.

Fertilidad del suelo y hambruna en África La región de África al sur del Sahara es el único lugar del mundo donde la producción de alimentos per cápita ha permanecido estancada durante los pasados 40 años. Casi 180 millones de africanos —alrededor de 100% desde 1970— no tienen acceso a la comida suficiente que promueva vidas productivas y saludables. La inseguridad de conseguir alimentos en África está directamente relacionada con la producción insuficiente total, en contraste con el sur de Asia y otras regiones, donde la falta de alimentos es ocasionada principalmente por la mala distribución y la falta de poder adquisitivo. La destrucción de la fertilidad del suelo es la principal causa de la baja producción de alimentos per cápita en África. A través de décadas, los agricultores a pequeña escala han eliminado grandes cantidades de nutrientes de sus suelos sin usar cantidades suficientes de abono o fertilizantes para rehabilitarlos. El método tradicional de superar la destrucción de nutrientes es el uso de fertilizantes minerales. Sin embargo, los fertilizantes en África cuestan de dos a seis veces más que en Europa, Norteamérica o Asia. Durante la década pasada se llevaron a cabo actividades para restablecer la fertilidad del suelo mediante recursos disponibles de forma natural en África. Se realizaron investigaciones en las cuales los agricultores participaron en experimentos; así, probaron y adoptaron varias prácticas nuevas. Éstas incluían el uso de árboles leguminosos fijadores del nitrógeno y la transferencia de biomasa de las hojas de nutrientes que se acumulaban en los arbustos. Los árboles leguminosos se plantaron entre un cultivo de maíz joven y se permitió que crecieran sin cultivo durante las temporadas áridas. La canti-

CAPÍTULO 14

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El suelo y sus usos

• ¿Considera que soluciones de baja tecnología, como las analizadas en este ensayo, tienen una función para solucionar el reto de alimentar a la población creciente del mundo? • ¿Cuáles son los obstáculos para expandir los programas analizados? • ¿Se aplican por igual las soluciones de baja tecnología a todas las naciones en vías de desarrollo del mundo? ¿Por qué sí o por qué no?

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Términos clave agricultura de contorno 319 agricultura en hileras 320 astenosfera 306 corteza 306 desgaste 307 desgaste mecánico 307 desgaste químico 308 disgregable 310 erosión 308/315 estructura del suelo 310

horizonte 313 humus 309 infiltración 313 labranza de conservación 321 labranza reducida 321 litosfera 306 litter 313 manto 306 marga 310 materia parental 309

perfil del suelo 313 placa tectónica 306 rompevientos 320 suelo 308 terrazas 320 textura del suelo 310 tierra 308 vías fluviales 320

Preguntas de repaso 1. 2. 3. 4.

¿Por qué son diferentes el suelo y la tierra? Nombre los cinco principales componentes del suelo. Describa el proceso de formación del suelo. Nombre cinco procesos físicos y químicos que dividen el material parental en piezas pequeñas. 5. Además de la fertilidad, ¿qué otras características determinan la utilidad del suelo?

6. ¿De qué manera el tamaño de las partículas afecta la textura y el drenaje? 7. Explique qué es un perfil del suelo. 8. Defina erosión. 9. Describa tres prácticas de conservación del suelo que ayuden a reducir su erosión. 10. Además del cultivo, ¿qué otros posibles usos tiene el suelo?

Pensamiento crítico 1. La conservación del suelo por medio de la labranza mínima muchas veces utiliza grandes cantidades de herbicidas para controlar la maleza. ¿Qué piensa sobre esta práctica? ¿Por qué? 2. Al crecer las poblaciones, ¿debemos destinar más tierra a la producción de alimentos, o deberíamos utilizar la tecnología para producir más alimentos en la tierra que ya estamos empleando para este fin? ¿Cuál es el precio que se debe pagar por ello? 3. Dados sus conocimientos acerca de la formación del suelo, ¿cómo podría explicar la presencia de un horizonte A denso en los suelos del Medio Oeste de Norteamérica? 4. ¿Por qué deben interesarse en la conservación del suelo las personas que no están involucradas en la agricultura?

5. Imagine que es un científico que ha sido contratado para dar su consejo acerca de un proyecto y evaluar las prácticas de uso de suelo en la frontera de una ciudad pequeña. El área en cuestión tiene profundas colinas y barrancos. ¿Qué clases de prácticas comerciales y de tala recomendaría en esta área para ayudar a preservar el ambiente? 6. Observe su propia comunidad. ¿Puede percibir ejemplos de uso inadecuado de la tierra (urbana o rural)? ¿Cuáles son las consecuencias de estas prácticas de uso del suelo? ¿Qué recomendaciones haría para mejorar el uso de suelo?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: La tierra y sus usos

Agricultura sostenible

Métodos de agricultura

Desiertos

Ciclo de los nutrientes

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Métodos agrícolas y administración de plagas

Contenido del capítulo Objetivos Desarrollo de la agricultura Agricultura itinerante Agricultura de mano de obra intensa Agricultura mecanizada

Combustible fósil frente a energía muscular El impacto de los fertilizantes Uso de compuestos químicos agrícolas Insecticidas Herbicidas Fungicidas y raticidas Otros productos químicos agrícolas

Problemas con el empleo de pesticidas Persistencia Bioacumulación y biomagnificación Resistencia al pesticida Efectos sobre organismos no objetivo Inquietudes sobre la salud humana

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar por qué la mecanización fomenta la agricultura de monocultivo. • Referir las ventajas y desventajas de la agricultura de monocultivo. • Explicar por qué se utilizan los fertilizantes químicos. • Entender cómo los fertilizantes alteran las características del suelo. • Explicar por qué la agricultura moderna hace un uso tan amplio de los pesticidas. • Diferenciar entre los pesticidas persistentes y los no persistentes.

• Especificar cuatro problemas asociados con el uso de los pesticidas. • Definir la biomagnificación. • Definir la agricultura orgánica. • Explicar por qué la administración integrada de pestes requiere un conocimiento integral de la historia de vida de las plagas. • Reconocer que los cultivos modificados genéticamente se crean mediante técnicas biotecnológicas con las cuales se introducen genes de una especie a otra.

¿Por qué los pesticidas son tan utilizados? Alternativas a la agricultura convencional Técnicas para proteger los recursos del agua y el suelo Administración integrada de pestes

Problema-análisis. ¿Qué son los alimentos orgánicos?

Un acercamiento al medio ambiente DDT. Perspectiva histórica, pág. 334 Una nueva generación de insecticidas, pág. 337 Producción industrial de ganado, pág. 343 Aditivos de alimentos, pág. 344

Perspectiva global Desarrollo económico y producción de alimentos en China, pág. 340 Suelos contaminados en la ex Unión Soviética, pág. 341

1983 No se plantó ningún cultivo genéticamente modificado.

1983 Alrededor de 16% de la tierra de cultivo en Estados Unidos estaba en un plan de conservación. 1983 La producción promedio de maíz en Estados Unidos fue de 5 100 kilogramos por hectárea (4 550 libras por acre). 1983 El uso mundial de fertilizantes fue de 126 291 700 toneladas métricas. 1983 La tierra de cultivo en Estados Unidos era de 414 340 hectáreas (1 023 800 acres.)

1996 Fueron introducidos los cultivos genéticamente modificados. Para 2002, 22% de los cultivos en el mundo eran genéticamente modificados. 2002 Alrededor de 36.6% de la tierra de cultivo de Estados Unidos estaba en un plan de conservación. 2002 La producción promedio de maíz en Estados Unidos fue de 8 175 kilogramos por hectárea (7 300 libras por acre; un incremento de 60%). 2000 El uso de fertilizantes en el mundo fue de 136 435 100 toneladas métricas (un incremento de 8%). 2002 La tierra de cultivo en Estados Unidos era igual a 381 170 hectáreas (941 900 acres; una pérdida de 8%).

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Desarrollo de la agricultura Nuestros ancestros obtuvieron su alimento de la naturaleza mediante la caza y la recolección. Tiempo después, el desarrollo de la agricultura requirió de una manipulación del entorno natural para producir el tipo de alimento que los humanos necesitaban y permitir un incremento en el tamaño de su población. La historia del desarrollo de la agricultura ha implicado diferentes innovaciones; una de las más simples es la agricultura itinerante también denominada agricultura de "roza y quema".

Agricultura itinerante La agricultura itinerante implica la tala de los árboles y la incineración de éstos y de otro tipo de vegetación en un área pequeña del bosque. (Ver figura 15.1.) La combustión libera los nutrientes contenidos en la biomasa y permite que algunas plantaciones se cultiven antes de que el suelo se agote. Cuando el suelo ya no es adecuado para el cultivo de plantíos (dentro de dos o tres años), el sitio se abandona. El bosque circundante vuelve a cubrir el área, regresándola a su estado original después de un tiempo, y a través del proceso de sucesión. En algunas partes el mundo con suelos deficientes y bajas poblaciones, la agricultura itinerante se sigue utilizando con buenos resultados. Este método es útil particularmente en suelos tropicales delgados, con pobreza de nutrientes y que se encuentran en pendientes escalonadas. El pequeño tamaño de las aberturas en el bosque y su existencia temporal, impiden un daño grave en el suelo y la erosión es mínima. Este sistema agrícola es exitoso cuando la densidad de las poblaciones humanas es baja, pero no es adecuado para áreas grandes y muy pobladas. Cuando las poblaciones llegan a ser demasiado grandes, el tamaño y el número de las parcelas se incrementan y el tiempo entre los usos sucesivos de la misma parcela de tierra se reduce. Además, al alterar una gran cantidad de bosque, el tiempo entre los usos sucesivos se reduce y el bosque no logra regresar a su estado previo y reparar el daño causado por el uso que se le ha dado a la tierra; por consiguiente, la naturaleza del bosque es transformada. Las prácticas tradicionales de la gente que utiliza la agricultura itinerante a pequeña escala fueron desarrolladas a lo largo de cientos de años y muchas veces son más efectivas para sus condiciones locales que otros méto-

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Figura 15.1 Agricultura itinerante. En muchas áreas del mundo donde los suelos son pobres y las poblaciones humanas bajas, las tierras se cultivan mediante la perturbación de pequeñas partes del ecosistema seguida de varios años de recuperación. La quema de la vegetación libera nutrientes que pueden utilizar los cultivos durante uno o dos años después de que el suelo es agotado. El regreso de la vegetación natural impide la erosión y repara el daño hecho por el uso agrícola temporal. dos de cultivo. Por lo general, estos huertos son sembrados con una mezcla de plantas; es decir, se emplea un sistema conocido como policultivo. Mezclar plantas en un huerto muchas veces es benéfico, dado que las especies que requieren sombra pueden ser ayudadas por las plantas más altas, o las leguminosas fijadoras de nitrógeno pueden proporcionar este elemento a las especies que lo necesiten. Además, la mezcla de especies puede reducir los problemas de plagas de insectos debido a que algunas plantas producen moléculas que son repelentes naturales de insectos. La naturaleza pequeña, aislada y temporal de los huertos también reduce la probabilidad de infestaciones de insectos. Si bien, en la actualidad esta forma de agricultura por lo común se practica en áreas tropicales, es importante observar que muchas culturas nativas de América desarrollan la agricultura itinerante y el policultivo en áreas templadas.

Agricultura de mano de obra intensa En muchas áreas del mundo donde los salarios son muy bajos, se han desarrollado formas más intensas de agricultura que implican una gran cantidad de mano de obra para labrar, plantar y cosechar el cultivo. Hoy en día, este tipo de agricultura se sigue practicando en gran parte del mundo. Tres situaciones favorecen esta clase de cultivo: 1) cuando el sitio de cultivo no da cabida a la mecanización, 2) cuando la clase de cultivo no la permite, y 3) cuando las condiciones económicas

de la gente le impiden adquirir las herramientas y máquinas necesarias para la agricultura mecanizada. Los cultivos o terrenos que requieren que los campos sean pequeños no son recomendables para la mecanización, dado que los grandes tractores y otras máquinas no se pueden utilizar de manera eficiente en áreas reducidas o disparejas. Muchos lugares montañosos del mundo caen en esta categoría. Además, algunos cultivos requieren tantos cuidados en el manejo, en la siembra, en la limpieza de hierbas o en la cosecha que se precisan grandes cantidades de mano de obra. La plantación de arroz y la cosecha de muchas frutas y vegetales son ejemplos de ello. Sin embargo, el principal factor de la agricultura de mano de obra intensa es el económico. Muchos países densamente poblados tienen numerosas granjas pequeñas de una a dos hectáreas (una hectárea es del tamaño de un campo de futbol soccer) que pueden ser administradas de manera eficiente con mano de obra humana, complementadas con ella o con animales de tiro y algunas máquinas pequeñas que usan gasolina. (Ver figura 15.2.) Además, en las regiones menos desarrolladas del mundo, el costo de la mano de obra es bajo, lo cual fomenta su uso y no el de máquinas relativamente costosas para plantar, desyerbar y otras actividades. La mecanización precisa grandes trayectos de tierra que se obtienen sólo mediante el gasto de grandes cantidades de dinero o el desarrollo de enormes granjas cooperativas formadas por muchas unidades pequeñas. No obstante, aunque se pudieran solucionar los obstáculos socia-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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les y políticos de la tenencia de un territorio de tal magnitud, subsiste el problema de obtener el capital necesario para adquirir las máquinas. Muchos países del mundo en vías de desarrollo caen en esta categoría, es decir, gran parte de África y varias áreas de América Central, Sudamérica y Asia. En países como China e India, que tienen una población combinada de más de 2 mil millones de personas, cerca de 70% de la población es rural. Muchas de estas personas están practicando la agricultura sin máquinas.

Agricultura mecanizada El desarrollo de las distintas clases de máquinas que siguió a la Revolución Industrial también produjo cambios en la agricultura. Los implementos de granja jalados por caballos y el sucesivo desarrollo de los tractores han encabezado la agricultura mecanizada moderna, típica en Norteamérica, en gran parte de Europa y en otras partes del mundo donde el dinero y la tierra han podido mantener esta forma de labranza. En gran medida, las máquinas de energía a base de combustible fósil reemplazaron la energía que antes suministraban los músculos de animales y humanos. La mecanización requirió amplias extensiones de terrenos planos para que las máquinas operaran de forma eficiente. Además, se debían plantar grandes trayectos de tierra con el mismo cultivo para lograr la eficaz plantación, cultivo y cosecha. Esta práctica es conocida como monocultivo. (Ver figura 15.3.) Cabe mencionar que pequeñas secciones de tierra con muchas clases de cultivos precisan cambios de la maquinaria agrícola, lo cual toma tiempo. Asimismo, cuando los cultivos se intercalan con otros se reduce la eficacia de las operaciones agrícolas porque, debido a que los agricultores deben brincarse algunas partes del campo, se incrementa el tiempo de viaje y el consumo de combustible costoso. Aunque el monocultivo mecanizado es un método eficiente para producir alimento, tiene serias desventajas. Los grandes trayectos de tierra que se preparan para la plantación, a menudo se dejan descubiertos de vegetación y, por lo tanto, se incrementa la erosión del suelo. Debido a los problemas de erosión, en la actualidad muchos agricultores están utilizando los métodos que reducen el tiempo en que los suelos se dejan desnudos. (Ver capítulo 14.) Por lo general, la agricultura mecanizada elimina gran parte de la materia orgánica cada año, cuando se levanta la cosecha. Esto tiende a reducir la materia orgánica del suelo. Como científicos agrícolas y agricultores han reco-

CAPÍTULO 15

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Figura 15.2

Agricultura con mano de obra intensa. En muchos de los países menos desarrollados del mundo, el amplio uso de la mano de obra permite tasas impresionantes de producción con un insumo mínimo de fertilizantes y combustibles fósiles. Este tipo de agricultura también es necesario en áreas que tienen sólo pequeños parches de tierra adecuada para la agricultura.

Figura 15.3 Monocultivo mecanizado.

Este campo de trigo es un ejemplo de monocultivo, un tipo de agricultura que es altamente mecanizada y requiere grandes extensiones de campos para el uso eficaz de la maquinaria. En este tipo de agricultura, las máquinas y la energía proveniente de combustibles fósiles ha reemplazado a la energía de los humanos y los animales de tiro.

nocido la necesidad de mejorar el contenido de la materia orgánica de los suelos, algunos agricultores dejan cantidades cada vez mayores de materia orgánica después de la cosecha, o plantan en específico un cultivo que se labra tiempo después con el fin de incrementar el contenido orgánico del suelo.

Métodos agrícolas y administración de plagas

Para asegurar que un cultivo se pueda plantar y cosechar de manera eficiente por medio de máquinas, los agricultores dependen de las semillas que son genéticamente idénticas y, por lo tanto, proporcionan plantas uniformes y con características adecuadas para la agricultura mecanizada. Con estas semillas especiales

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10000 Kilogramos de maíz por hectárea

se puede asegurar que todas las plantas germinen de manera uniforme, resistan a las mismas plagas, maduren al mismo tiempo y crezcan a la misma altura. Aunque tales características son valiosas para el agricultor, estas plantas tienen poca variedad genética. Cuando todos los agricultores en un área plantan las mismas variedades genéticas, el control de plagas se convierte en un serio problema. Si las enfermedades o pestes comienzan a difundirse, las consecuencias del problema son devastadoras debido a que todas las plantas tienen las mismas características y, por lo tanto, son susceptibles a las mismas enfermedades. En cambio, si cada año se plantan o rotan cultivos con diversidad genética, este problema no es tan grande. Debido a que el equipo agrario es costoso, los agricultores tienden a especializarse en unos cuantos cultivos. Esto significa que el mismo cultivo puede ser plantado en el mismo campo por varios años consecutivos. Sin embargo, esta falta de rotación de cultivos puede agotar nutrientes esenciales del suelo, lo cual requiere atención especial de componentes químicos del suelo. Además, la plantación repetida del mismo cultivo fomenta el crecimiento de las poblaciones de plagas de insectos y hongos debido a que éstos tienen grandes cantidades de alimentos a su disposición. Para combatir este problema se requiere del uso frecuente de insecticidas y fungicidas u otros métodos de control de pestes. Aunque existen problemas asociados con la agricultura mecanizada de monocultivo, en los pasados 100 años se ha incrementado en gran medida la cantidad de alimento disponible en el mundo. Asimismo, se han incrementado las cosechas por hectárea de tierra cultivada en gran parte del mundo, en particular en los países desarrollados, lo cual incluye a Estados Unidos. (Ver figura 15.4.) Este incremento se ha producido gracias a: variedades mejoradas de cultivo e irrigación, mejores métodos de agricultura, uso de compuestos químicos agrícolas, máquinas más eficientes, y el uso de tecnología que requiere mucha energía y no la mano de obra. A lo largo de las décadas de 1950, 1960 y 1970, la introducción de nuevas variedades de plantas y métodos de cultivo generó un incremento en la producción agrícola en todo el mundo. Esto se denominó Revolución verde. Tanto el mundo desarrollado, que utiliza métodos agrícolas altamente mecanizados, como el mundo en vías de desarrollo, donde la agricultura de mano de obra es típica, se han beneficiado de estas ventajas, y la producción de alimentos se ha incrementado significativamente. Sin embargo, la Revolución verde

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1970

1980

1990

2000

Años

Figura 15.4 Aumento en el rendimiento producido por la tecnología moderna. El aumento en el rendimiento de los cultivos en Estados Unidos y muchas otras partes del mundo es el resultado de una combinación de factores, como el desarrollo de variedades de alta producción, métodos agrícolas transformados, aplicación de fertilizantes y pesticidas, así como maquinaria más eficiente. Fuente: Datos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, Agriculture Statistics.

también ha tenido algunos efectos negativos; por ejemplo, muchas variedades modernas de plantas requieren fertilizantes y pesticidas, mientras que las variedades tradicionales reemplazadas no los necesitan. Además, muchos cultivos precisan cantidades más grandes de agua, lo cual incrementa la demanda de irrigación. Los agricultores también dependen más de las industrias que suministran semillas especializadas. Al final, cuando los puntos positivos y los negativos se ponderan, el resultado final es que la producción de alimento por hectárea se ha incrementado. No obstante, aún no se ha resuelto el problema de hambre en el mundo porque la población continúa incrementándose y se necesitan más alimentos.

Combustible fósil frente a energía muscular La agricultura mecanizada ha sustituido la mano de obra humana por la energía almacenada en los productos del petróleo. Por ejemplo, en Estados Unidos en 1913, se requerían 135 horas de mano de obra para producir 2 500 kg (5 500 libras) de maíz. En 1980, se requirió sólo alrededor de 15 horas de mano

de obra para producir la misma cantidad de maíz. La energía suministrada por los productos del petróleo reemplaza el equivalente a 120 horas de trabajo. La energía es necesaria para las actividades de labranza, plantación, cosecha e irrigación de aguas por bombeo. La fabricación de fertilizantes y pesticidas también requiere el insumo de grandes cantidades de combustibles fósiles como una fuente de energía para el proceso industrial y como materia prima para hacer estos productos. Por ejemplo, se requieren cerca de cinco toneladas métricas de combustibles fósiles para producir alrededor de una tonelada métrica de fertilizante. Además, los pesticidas utilizados en la agricultura mecanizada requieren el uso de petróleo como materia prima. Dado que el mundo desarrollado depende del petróleo para hacer funcionar sus máquinas y para fabricar fertilizantes y pesticidas para mantener la agricultura, cualquier cambio en la disponibilidad o costo del petróleo tendrá un impacto importante sobre la capacidad del mundo para proveerse de alimentos.

El impacto de los fertilizantes Diferentes expertos estiman que alrededor de 25% de la producción agrícola del mundo se

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Millones de toneladas de nutrientes

Crecimiento estimado del uso mundial de fertilizantes, 1960-2020 250 1959-1960 1989-1990

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2020 150 100 50

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Figura 15.5 Incremento en el uso de fertilizantes.

El uso de fertilizantes está creciendo rápidamente. El crecimiento será más rápido en los países en vías de desarrollo durante los próximos 20 años.

de energía. Dado que estos organismos sirven como vínculos importantes en los ciclos de carbono y de nitrógeno, la presencia de la materia orgánica es importante para su funcionamiento. Por lo tanto, la dependencia total en los fertilizantes químicos por lo general reduce la cantidad de materia orgánica y puede cambiar las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Al moverse a través del suelo, el agua disuelve los nutrientes (en particular los compuestos nitrogenados) y los transporta a corrientes y lagos, donde fomentan el crecimiento de plantas y algas indeseables. Esto ocurre con mayor frecuencia cuando los fertilizantes se aplican en el momento equivocado del año, justo antes de grandes precipitaciones pluviales, o cuando se usan en cantidades tan grandes que las plantas no pueden absorberlos eficientemente del suelo antes de que se pierdan. Estas ideas se analizan con mayor profundidad en el capítulo 16, el cual trata de la administración del agua.

Fuente: Balu Bumb y Carlos Baanante, World Trends in Fertilizer. Use and Projections to 2020, resumen 2020 número 38 (Instituto de Investigación de Políticas Alimentarias Internacionales, Washington, D.C., 1996), tabla 1.

atribuye directamente al uso de fertilizantes químicos. El uso de éstos se ha incrementado de manera significativa durante las últimas décadas y se proyecta un incremento mayor. (Ver figura 15.5.) Sin embargo, dado que la producción del fertilizante depende de la energía proveniente de combustibles fósiles, el precio en la disponibilidad de fertilizantes químicos está fuertemente influido por los precios de los energéticos en el mundo. Si el precio del petróleo se incrementa, también aumenta el costo del fertilizante y, por consiguiente, el de los alimentos. Esta situación es más aguda en las partes del mundo donde el dinero es escaso, dado que los agricultores no pueden comprar fertilizantes y, por ende, la producción de los cultivos cae. Los fertilizantes son valiosos debido a que reemplazan los nutrientes que las plantas extraen del suelo. Algunos de los bloques de configuración química de las plantas, como el carbono, el hidrógeno y el oxígeno, son sustituidos fácilmente por el dióxido de carbono del aire y el agua del suelo, pero hay otros que son más difíciles de suplir. Los tres principales nutrientes del suelo, que a menudo escasean, son el nitrógeno, el fósforo y los compuestos de potasio, con frecuencia conocidos como macronutrientes; éstos son el ingrediente más común de los fertilizantes químicos. Su reemplazo es importante debido a que cuando se hace la cosecha, los elementos químicos que forman parte del cultivo se desprenden del suelo. Dado que muchos de esos elementos tienen origen en

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el suelo, necesitan ser reemplazados si se cultivara otro plantío. Existen elementos diferentes que son necesarios en cantidades bastante pequeñas y son conocidos como micronutrientes; ejemplos de ellos son el boro, el zinc y el manganeso. Para ilustrar la diferencia entre los macronutrientes y los micronutrientes, la cosecha de una tonelada métrica de papas desprende 10 kg (22 libras) de nitrógeno (un macronutriente) pero sólo 13 gramos (0.03 libras) de boro (un micronutriente). Cuando una plantación se cultiva de manera repetida en el mismo campo, ciertos micronutrientes se agotan, lo cual resulta en producciones reducidas. Estos elementos necesarios se pueden regresar al suelo en cantidades suficientes mediante la aplicación de fertilizantes que contengan dichos nutrientes. A pesar de que los fertilizantes químicos reemplazan algunos de los nutrientes inorgánicos, no sustituyen la materia orgánica del suelo. Ésta es importante debido a que modifica la estructura del suelo, impide la compactación y mantiene el espacio entre los poros, permitiendo que el agua y el aire circulen hacia las raíces. La descomposición de la materia orgánica produce humus, el cual ayuda a mantener la química apropiada del suelo debido a que tiende a unir de manera holgada muchos nutrientes del suelo y otras moléculas, además modifica el pH de manera que los nutrientes no se liberan con tanta rapidez. Las bacterias del suelo y otros organismos emplean la materia orgánica como fuente

Métodos agrícolas y administración de plagas

Uso de compuestos químicos agrícolas Además de los fertilizantes químicos, el monocultivo mecanizado precisa grandes cantidades de otros compuestos químicos agrícolas, como los pesticidas, los reguladores de crecimiento y los preservativos. Estos compuestos químicos tienen nombres científicos específicos, pero por lo general están clasificados en amplios grupos establecidos con base en sus efectos. Un pesticida es un compuesto químico utilizado para eliminar o controlar poblaciones de hongos, animales o plantas indeseables, denominados con frecuencia pestes. El término peste no es científico pero se refiere a cualquier organismo no deseado. Los insectos que se alimentan de los cultivos son pestes, mientras otros, como las abejas, son benéficos porque polinizan las plantas. Las plantas perjudiciales por lo general se denominan malezas. Los pesticidas se subdividen en varias categorías basadas en el tipo de organismo que controlan. Así, los insecticidas se utilizan para controlar poblaciones de insectos al exterminarlas. Las pestes de hongos llegan a debilitar las plantas o destruir frutos y se controlan con fungicidas. A los ratones y ratas se les elimina con los raticidas, y las pestes de plantas (maleza) son controladas por los herbicidas. Dado que los pesticidas no sólo matan a las plagas, sino que pueden acabar con una gran variedad de seres vivos, incluyendo los humanos, estos compuestos químicos podrían ser llamados con

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DDT. Perspectiva histórica El primer insecticida orgánico sintético en ser utilizado fue el DDT [1,1,1-tricloro-2,2-bis-(p-clorofenil)etano] (ver la figura de este recuadro). En un principio, el DDT fue pensado para ser el insecticida perfecto. Era económico, de larga duración, relativamente seguro para los humanos, y altamente mortífero para los insectos. Después de su descubrimiento, se utilizó de manera amplia en la agricultura y para controlar las enfermedades que transmitían los insectos. Durante los primeros 10 años de su uso (1942-1952), se estimó que el DDT había salvado 5 millones de vidas, principalmente debido a su uso para controlar las enfermedades transmitidas por los mosquitos. Sin embargo, el DDT tuvo varias desventajas. A pesar de que las desventajas no son privativas del DDT, éstas se reconocieron inicialmente en este insecticida debido a que era el primero que se había utilizado de manera importante. Uno de los problemas fue el desarrollo de resistencias en las poblaciones de insectos que estaban sujetas a continuas atomizaciones de DDT; otro fue el hecho de que afectaba a muchos organismos no objetivo, y no sólo a los insectos portadores de enfermedades que eran los blancos originales; una desventaja más es que el DDT es un compuesto químico persistente y muy peligroso. En regiones templadas del mundo, el DDT tiene una vida media (la cantidad de tiempo requerido para que la mitad del químico se descomponga) de 10 a 15 años. Esto significa que si 1 000 kg (2 200 libras) de DDT fueran atomizados sobre un área, 500 kg (1 100 libras) seguirían presentes en el área de 10 a 15 años más tarde; 30 años después de la fecha de aplicación, 250 kg (550 libras) seguían presentes. La vida media del DDT varía según el tipo de suelo, la temperatura, las clases de organismos presentes en el suelo y otros factores. En las áreas tropicales del mundo, la vida media puede ser tan corta como seis meses. Una complicación adicional es que los pesticidas persistentes pueden descomponerse en productos que siguen siendo dañinos. Además, debido a su persistencia, el DDT tiende a acumularse y alcanzar grandes concentraciones en los animales más viejos y en aquéllos de niveles tróficos más altos. Cuando se reconocieron estos efectos, Estados Unidos y muchos países desarrollados prohibieron el uso del DDT. Un factor crucial en la realización de este cambio de pensamiento fue el libro Silent Spring, de Rachel

más exactitud biocidas, ya que destruyen a muchas clases de seres vivos. Un perfecto pesticida es aquel que únicamente elimina o impide el crecimiento de la plaga de un organismo específico que causa el problema. Las pestes se denominan comúnmente organismo objetivo. Sin embargo, la mayoría de los pesticidas no son muy específicos y eliminan muchos organismos no objetivo. Por ejemplo, la mayoría de los insecticidas eliminan tanto especies de plagas como especies benéficas, los raticidas exterminan a los roedores y a otros animales, y la mayoría de los herbicidas matan a diferentes plantas, sean plagas o no. Muchos de los pesticidas más antiguos fueron muy estables y permanecieron activos durante largos periodos. Estos se denomina-

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Carson. (Ver la sección Un acercamiento al medio ambiente: Los filósofos naturalistas, en el capítulo 2.) Los resultados de esta prohibición se observan con claridad en los niveles reducidos de DDT en el ambiente y en la recuperación de poblaciones de organismos como las águilas, los cormoranes y los pelícanos. Debido a estos problemas, el Fondo Mundial para la Vida Silvestre solicitó a los delegados del Programa Ambiental de las Nacio- Estructura química del DDT nes Unidas realizar una conferencia en contaminantes orgánicos persistentes en 1999, para prohibir el uso del DDT en todo el mundo, ya que este insecticida estaba presente en los cuerpos de muchas clases de animales que se encontraban a grandes distancias de las fuentes de DDT; también estaba presente en la leche materna de las mujeres que se encontraban cerca de donde se usaba. Esto produjo muchas protestas de la gente de salud pública preocupada por el control de la malaria, dado que el DDT se sigue utilizando en muchas partes del mundo, donde se rocía en las paredes de las casas para matar a los mosquitos que transmiten esta enfermedad. El uso del DDT sigue siendo efectivo para ese fin y es mucho menos costoso que los materiales que lo sustituyen. Temen que la prohibición total del DDT produzca un control menos efectivo de los mosquitos e incremente las muertes por malaria. En los lugares donde la probabilidad de morir por malaria es alta y el riesgo de posibles efectos a la salud por la exposición al DDT es bajo, es lógico usar un material efectivo y barato como lo es este pesticida. En cambio, en los países donde la malaria y otras enfermedades serias transmitidas por insectos son raras (la mayoría del mundo desarrollado), es posible eliminar el uso del DDT. Al final, el empleo del DDT fue aprobado para el control de la malaria y otras enfermedades transmitidas por insectos, y hoy en día continúa siendo utilizado para esos propósitos.

ron pesticidas persistentes. Los pesticidas que se descomponen con rapidez se denominan pesticidas no persistentes.

Insecticidas Si los insectos no están controlados, consumen una gran parte de los cultivos producidos por los agricultores. En las parcelas pequeñas, los insectos se pueden controlar mediante su separación manual del cultivo y su matanza. Sin embargo, en campos grandes, esto no es práctico, de manera que la gente ha buscado otras formas de controlar este tipo de plaga. Hace 3 000 años, el poeta griego Homero mencionó el uso del azufre para controlar insectos. Por siglos, se supo que los

productos naturales provenientes de las plantas podían repeler o matar pestes de insectos. Entonces, las plantas con capacidad de repeler insectos se intercalaron en los cultivos para ayudar a controlarlos. La nicotina proveniente del tabaco, la rotetona extraída de las legumbres tropicales, y el pelitre derivado del crisantemo se extrajeron y usaron para el control de los insectos. De hecho, estos compuestos se siguen usando en la actualidad. Sin embargo, debido a que los productos de las plantas son difíciles de extraer y aplicar, y tienen efectos de poca duración, se han buscado otros compuestos. En 1867 se formuló el primer insecticida orgánico sintético, el verde de París. Era una mezcla de acetato y arseniuro de cobre y fue

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utilizado para controlar los escarabajos de las papas en Colorado. Además, muchos insectos dañan a los humanos debido a que propagan enfermedades, como la enfermedad del sueño, la plaga bubónica y la malaria. Los mosquitos se conocen por ser portadores de más de 30 enfermedades dañinas para los humanos. En la actualidad, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que entre 300 y 500 millones de personas tienen malaria y 1.1 millón de personas mueren por esta enfermedad cada año. La mayor parte de estas muertes ocurre en niños; incluso, la malaria es una de las cinco principales causas de muerte en los niños. El descubrimiento de compuestos químicos que eran capaces de matar insectos fue celebrado como un avance importante en el control de la enfermedad y la protección de cultivos. Como ya se mencionó, el DDT fue el primer insecticida orgánico sintético producido. (Véase la sección Un acercamiento al medio ambiente: DDT. Perspectiva histórica, en la página 334.) Desde entonces, más de 60 000 diferentes compuestos que tienen potencial de insecticidas han sido sintetizados. Sin embargo, la mayoría de éstos nunca se han puesto en producción debido a los efectos en la salud humana, a su alto costo, y por otras desventajas que los hacen inservibles. Varias categorías de estos compuestos sí se han desarrollado y, en la actualidad, se están utilizando tres tipos: los hidrocarburos clorados, los organofosfatos y los carbamatos.

Hidrocarburos clorados Los hidrocarburos clorados son un grupo de pesticidas de estructura estable y compleja que contienen carbono, nitrógeno y cloro. El DDT fue el primero de los pesticidas fabricados, pero se han desarrollado muchos otros. Otros hidrocarburos clorados son el clordán, aldrín, heptacloro, dieldrin y endrin. No se ha entendido por completo cómo funcionan estos compuestos, pero se cree que afectan al sistema nervioso de los insectos, lo cual provoca su muerte. Una de las principales características de estos pesticidas es que son compuestos químicos muy estables, lo que es tanto una ventaja como una desventaja. Se pueden aplicar una vez y ser efectivos durante un largo periodo de tiempo. Sin embargo, dado que no se descomponen tan fácilmente, se mantienen acumulados en el suelo y en el cuerpo de los animales grandes de la cadena alimenticia. Por lo tanto, afectan a muchos organismos no objetivo, no sólo a los insectos objetivo originales.

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Debido a sus efectos negativos, la mayoría de los hidrocarburos clorados ya no se utilizan en muchas partes del mundo. El DDT, el aldrín, el dieldrin, el toxafeno, el clordán y el heptacloro han sido prohibidos en Estados Unidos y en muchas otras naciones desarrolladas. Sin embargo, muchos países en desarrollo aún utilizan hidrocarburos clorados para controlar insectos y para proteger los cultivos y la salud pública. Pero, por su persistencia y uso continuado en muchas partes del mundo, siguen estando presentes en la cadena alimenticia, aunque el nivel de contaminación haya descendido. Estas moléculas continúan ingresando a partes del mundo donde su uso ha sido prohibido, ya sea a través de la atmósfera o como rastros de contaminantes en los productos importados.

Organofosfatos y carbamatos Debido a los problemas asociados con los insecticidas persistentes, se han desarrollado insecticidas no persistentes que se descomponen en productos no dañinos en pocas horas o días. Sin embargo, al igual que otros insecticidas, no van dirigidos a una especie en particular; es decir, eliminan tanto a los insectos benéficos como a los dañinos. A pesar de que su corta vida media impide la acumulación de material tóxico en el ambiente, es una desventaja para los agricultores, dado que se requieren aplicaciones más frecuentes para controlar a las plagas. Esto requiere más mano de obra y combustible y, por lo tanto, es más costoso. Tanto los organofosfatos como los carbamatos trabajan al interferir en la capacidad del sistema nervioso para conducir los impulsos de manera normal. Bajo condiciones normales, un impulso nervioso es conducido de una célula nerviosa a otra por medio de un químico conocido como neurotransmisor. Uno de los neurotransmisores más comunes es la acetilcolina. Cuando este químico se produce al final de una célula nerviosa, provoca un impulso que pasa a las siguientes células, y de este modo transfiere el mensaje nervioso. Tan pronto como esta transferencia es completada, una enzima llamada colinesterasa destruye la acetilcolina, de manera que la segunda célula nerviosa en la cadena es estimulada sólo por un corto tiempo. Los organofosfatos y carbamatos interfieren con la colinesterasa, impidiendo que destruya a la acetilcolina. Esto hace que las células nerviosas estén continuamente estimuladas, lo cual provoca espasmos incontrolados de actividad nerviosa, así como falta de coordinación y, por último, la muerte. A pesar de que estos pesticidas son menos persistentes en el ambiente que los hi-

Métodos agrícolas y administración de plagas

drocarburos clorados, por lo general son mucho más tóxicos para los humanos y otros vertebrados, ya que también afectan sus células nerviosas. Las personas que aplican estos pesticidas deben utilizar equipo especial y recibir entrenamiento específico debido a que el uso inadecuado puede causar la muerte. Los organofosfatos se consideran más peligrosos que los carbamatos porque interfieren con mayor fuerza en la colinesterasa; por ello, en muchas aplicaciones han sido reemplazados por los carbamatos. Los organofosfatos comunes son el malatión, el paratión y el diazinón. El malatión tiene un uso amplio en proyectos tales como el control de mosquitos; en cambio, el paratión es un organofosfato restringido debido a su alta toxicidad para los humanos. En tanto, el diazinón es muy empleado en la jardinería. Algunos ejemplos de carbamatos son: el carbaryl, el propoxur y el aldicarb. El carbaryl (Servin) tiene un uso difundido en jardines domésticos y en la agricultura para controlar muchas clases de insectos. El propoxur no se utiliza en cultivos, pero es útil para controlar insectos alrededor de los hogares y granjas. El aldicarb es un insecticida de uso restringido que en la mayoría de los casos se emplea en los cultivos de algodón, frijol de soya y cacahuates. Se relaciona con la contaminación de los mantos freáticos y ha sido descontinuado para algunos usos, como el control de insectos de las papas.

Herbicidas Los herbicidas son otra clase importante de agentes químicos de control. De hecho, cerca de 60% de los 440 millones de kg (cerca de mil millones de libras) de pesticida que se utiliza en la agricultura de Estados Unidos es herbicida. Se usa mucho para controlar la vegetación indeseada a lo largo del derecho de vía de los cables de electricidad, derechos de vía de ferrocarriles y autopistas, así como en céspedes y tierras de cultivo, donde por lo general se conoce como exterminador de maleza. Las malezas son plantas no deseadas que han crecido en un lugar en particular. El control de maleza es muy importante para la agricultura, dado que la maleza absorbe nutrientes y agua del suelo, lo cual reduce la disponibilidad de esta materia para las especies de cultivos. Además, la maleza puede hacer sombra a las plantaciones e impedir que tengan la luz del sol que necesitan para su rápido crecimiento. En la temporada de cosecha, la maleza reduce la eficiencia de las máquinas cosechadoras. Por último, generalmente las

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malezas se deben separar de la cosecha antes de que ésta se pueda vender, lo que añade tiempo y costos a la recolección. Por tradición, los agricultores han gastado mucha energía tratando de controlar las malezas. En un principio, la maleza era eliminada mediante la mano de obra y el azadón; labrar el suelo también ayuda a controlarla. Una vez que se ha hecho la siembra, los cultivos altos como el maíz y la remolacha azucarera ayudan a eliminar la maleza de entre los surcos. Todas esas actividades son costosas en términos de tiempo y combustible. Además, el uso selectivo de herbicidas puede tener un impacto tremendo en las ganancias de los agricultores. Muchos de los herbicidas que recién se han desarrollado llegan a ser muy selectivos si se utilizan de la manera apropiada. Algunos se utilizan para matar las semillas de maleza en el suelo antes de que el cultivo se plante, otros se utilizan después de que la maleza y el cultivo comienzan a crecer. En algunos casos, se emplea una mezcla de herbicidas para controlar, de manera simultánea, varias especies de maleza. La figura 15.6 muestra los efectos de la utilización de un herbicida que destruye pastos pero no otras clases de plantas. En la actualidad se utilizan muchos tipos de herbicidas. Uno de ellos son los reguladores de crecimiento sintético de las plantas que imitan a los reguladores naturales de crecimiento conocidos como auxinas. Dos de los primeros herbicidas fueron de este tipo: ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y ácido 2,4,5triclorofenoxiacético (2,4,5-T). Cuando estos compuestos se aplican a plantas de follajes amplios, interrumpen su crecimiento normal y producen la muerte de la planta. El 2,4-D ha estado en uso por casi 50 años y sigue siendo uno de los herbicidas más utilizados. Muchos herbicidas más nuevos tienen otros métodos acción. Algunos interrumpen la actividad fotosintética de las plantas, ocasionando su muerte. Otros inhiben las enzimas, precipitan las proteínas, detienen la división celular o destruyen las células de manera directa. Según la concentración del herbicida empleado, algunos son tóxicos para todas las plantas, mientras que otros son muy selectivos en cuanto a la especie de plantas que afectarán. Un ejemplo de tal herbicida es el diurón, el cual, en concentraciones adecuadas y cuando se aplica en el momento apropiado, es muy útil para controlar los pastos anuales y las malezas de follajes amplios en más de 20 de cultivos diferentes. Sin embargo, en concentraciones altas, mata toda la vegetación dentro de un área. El fenurón es un herbicida que elimina a las plantas leñosas; no obstante, en bajas concentraciones se utiliza para controlar la maleza

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Figura 15.6 Efecto de los herbicidas. Los pastos en esta fotografía han sido tratados con herbicidas. El frijol de soya no resulta afectado y crece mejor sin la competencia de los pastos.

Figura 15.7 Uso de herbicidas para mantener los derechos de vías. Los derechos de vía del cableado eléctrico son comúnmente mantenidos por herbicidas que eliminan la vegetación leñosa, la cual llega a crecer tan alto que interfiere con las líneas de electricidad. de plantas leñosas en un cultivo. En concentraciones altas sólo se utiliza en tierras no cultivables, como los derechos de vía de los cables de electricidad. (Ver figura 15.7.) La atrazina es muy utilizada para controlar la maleza de follaje amplio y herboso en los cultivos de maíz, sorgo, caña de azúcar, piña, árboles de navidad y otros cultivos,

y en plantaciones de reforestación de coníferas. El glifosfato es un herbicida sistémico, no selectivo y de amplio espectro que se emplea para controlar las plantas perennes y anuales, como pastos, juncos, maleza de follaje amplio y plantas leñosas. Se puede utilizar en tierras no cultivables así como en una gran variedad de cultivos.

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Una nueva generación de insecticidas El insecticida perfecto dañaría sólo a las especies de insectos objetivo, no sería tóxico para los humanos, no sería persistente y se descompondría en materiales inocuos. Los insecticidas que se utilizan más comúnmente fueron desarrollados mediante la evaluación de una amplia variedad de compuestos y la modificación de aquellos que mostraron propiedades que eliminaban a los insectos. La mayoría son muy tóxicos para muchas clases de organismos y se deben utilizar con gran cuidado. No obstante, una nueva generación de insecticidas está siendo desarrollada, abarca desde el conocimiento de la biología del insecto hasta el desarrollo de compuestos que interfieren con algún aspecto esencial del ciclo vital. Algunos imitan hormonas normales e impiden que los insectos maduren. Por lo tanto, los insectos no se reproducen y las poblaciones se reducen en gran medida. Otros insecticidas atacan procesos químicos específicos en las células y provocan la muerte. La nicotina es un producto normal en algunas plantas

Fungicidas y raticidas Las pestes de hongos se dividen en dos categorías. Algunos descomponen de manera natural la materia orgánica; pero, cuando la materia orgánica que se destruye es un cultivo u otro producto útil para el ser humano, el hongo se considera como plaga. Otros hongos son parásitos de las plantas de cultivo; por lo tanto, las debilitan o las matan, es decir, reducen su producción. Los fungicidas se utilizan como fumigantes (gases) para proteger la producción agrícola de la putrefacción, en forma de aspersores y polvos para prevenir la propagación de enfermedades entre las plantas; también se emplean como tratamiento de semillas para impedir que éstas se pudran en el suelo antes de que tengan oportunidad de germinar. Por ejemplo, el metilmercurio se utiliza a menudo en las semillas para protegerlas contra la putrefacción antes de la germinación. Sin embargo, dado que el metilmercurio es sumamente tóxico para los humanos, esas semillas nunca serán utilizadas como alimento. Para reducir la posibilidad de confusión, las semillas tratadas por lo general se tiñen de un color brillante. Al igual que los hongos, los roedores son dañinos debido a que destruyen las provisiones de alimento. Además, pueden ser portadores de enfermedades y dañar los cultivos del campo. En muchas partes del mundo, como la India, los gobiernos pagan una recompensa a la gente que mata ratas, ya que es una forma poco costosa de proteger las provisiones de alimento. Se han desarrollado varias clases de raticidas para controlar a los roedores; uno

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como el tabaco, pero es tóxica para los insectos, ya que inmoviliza receptores específicos en las células nerviosas, provocando su disparo incontrolado. Sin embargo, no es estable a la luz del sol. Al trabajar con la estructura química de la nicotina se desarrolló una molécula modificada denominada imidacloprid. Es más estable, no es tóxica para los mamíferos debido a que no tienen tantos receptores como los insectos, y es muy efectiva contra los insectos chupadores. Otro nuevo insecticida desactiva los procesos de producción de energía de la mitocondria en las células. Todas las células de los organismos más altos tienen mitocondrias y podrían ser dañadas por el insecticida, así que se produjo una forma no tóxica de la molécula que es perjudicial en los organismos de los insectos pero no en el de los mamíferos. Pero, resulta muy tóxica para las aves y algunos organismos acuáticos, por lo que su uso requiere un estricto control.

de los más utilizados es el warfarin, un compuesto químico que ocasiona una hemorragia interna en los animales que la consumen. Por lo general se incorpora en la comida de manera que los roedores se coman el warfarin junto con el anzuelo. Debido a que es efectivo en todos los mamíferos, incluyendo los humanos, se debe utilizar con cuidado para impedir que los animales no objetivo tengan acceso a este compuesto. Al igual que con otros pesticidas, algunas poblaciones de roedores se han vuelto tolerantes al warfarin, mientras que otros evitan las áreas con trampas. En muchos casos, los problemas de roedores se pueden minimizar con la construcción de edificios de almacenamiento a prueba de roedores, y no con la constante dependencia en los raticidas.

Otros productos químicos agrícolas Además de los herbicidas, se utilizan otros agroquímicos para aplicaciones especiales. Por ejemplo, la auxina sintética atomizada en las plantaciones de algodón antes de la cosecha provoca que las hojas caigan, lo cual facilita el proceso de cosecha al reducir el atascamiento de los recogedores mecánicos de algodón. Los agricultores de frutas utilizan el ANA (ácido naftalenacético) para impedir que las manzanas caigan en los árboles y sean dañadas. Este químico puede mantener las manzanas en los árboles hasta por 10 días adicionales, lo cual permite un periodo más largo de cosecha y una pérdida menor de manzanas.

Métodos agrícolas y administración de plagas

Bajo otras condiciones, resulta útil que la fruta caiga más fácilmente. Los agricultores de cerezas utilizan etefon para promover el desprendimiento de la fruta de manera que las cerezas se desprendan con mayor facilidad del árbol, cuando éste es sacudido con un cosechador mecánico. Este método disminuye el costo de la cosecha de la fruta. (Ver figura 15.8.)

Problemas con el empleo de pesticidas El pesticida perfecto tendría las siguientes características: 1. Sería barato. 2. Afectaría sólo al organismo objetivo. 3. Tendría una vida media corta. 4. Se descompondría en materiales no dañinos. Por desgracia, el pesticida perfecto aún no se ha inventado. Muchos de los pesticidas recién desarrollados tienen menos inconvenientes que los primeros, pero ninguno está exento de generar problemas.

Persistencia Aunque la tendencia en Norteamérica y en gran parte del mundo desarrollado ha sido alejarse del uso de pesticidas persistentes, algunos

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Figura 15.8 Desprendimiento químico de las cerezas para permitir la cosecha mecánica. Con el uso de compuestos químicos y maquinaria, este agricultor puede cosechar de manera rápida las cerezas. Esta práctica reduce la cantidad de mano de obra requerida para recoger las cerezas, pero requiere la aplicación de compuestos químicos para desprenderlas.

de ellos siguen siendo permitidos para propósitos especiales, y siguen utilizándose con frecuencia en otras partes del mundo. Debido a su estabilidad, estos químicos se han vuelto un problema de largo plazo. Los pesticidas persistentes se adhieren a pequeñas partículas del suelo, las cuales son fácilmente transportadas por el viento o por el agua a cualquier parte del mundo. Por ejemplo, se han encontrado pesticidas persistentes y otros contaminantes en el hielo de los polos; además, están presentes en cantidades detectables en tejidos del cuerpo de animales, incluyendo los humanos de todo el mundo. Por lo tanto, los químicos que en un principio se rociaron para el control de mosquitos en África o para proteger los cultivos de caña de azúcar en Brasil pueden ser encontrados en cualquier lugar del mundo.

Bioacumulación y biomagnificación Un problema asociado con los compuestos químicos persistentes es que se acumulan en los cuerpos de los animales. Si un animal recibe pequeñas cantidades de pesticidas u otros contaminantes persistentes en su alimento y no logra eliminarlos, la concentración dentro de su cuerpo se incrementa con el tiempo. Este proceso de acumulación de cantidades cada vez mayores de material dentro del organismo de un animal se denomina bioacumulación. Muchos de los pesticidas persistentes

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y los productos de su descomposición son solubles en grasa, por lo que se acumulan en la grasa de los animales. Cuando los animales afectados son comidos por un carnívoro, estas toxinas se concentran aún más en el cuerpo de éste, ocasionando enfermedad o muerte, aunque los organismos de niveles tróficos más bajos no estén dañados. Este fenómeno de adquirir niveles crecientes de una sustancia en los cuerpos de organismos de nivel trófico más alto se denomina biomagnificación. Un caso bien documentado del DDT es un ejemplo de cómo ocurre la biomagnificación. El DDT no es muy soluble en agua, pero sí se disuelve en aceite o en compuestos grasosos. Por lo tanto, cuando cae sobre un insecto o es consumido por éste, se acumula en su tejido grasoso. Grandes dosis matan a los insectos, pero las pequeñas no, y sus cuerpos pueden contener tanto como una parte por mil millones de DDT. Esto no es mucho, pero tiene un efecto fatal en los animales que se alimentan de insectos. Si en el hábitat acuático es rociado con una pequeña concentración de DDT o lo recibe por alguna inundación, los organismos acuáticos pequeños pueden acumular una concentración hasta 250 veces mayor que la concentración de DDT en el agua circundante. Estos organismos son comidos por el camarón, calamares y pequeños peces, los cuales, a su vez, son comidos por peces más grandes. Las concentraciones de DDT de un pez grande pueden ser

de 2 000 veces la concentración original difundida en el área. Es decir, lo que fue una concentración muy pequeña se ha convertido ahora en una tan alta que podría ser fatal para los animales en niveles tróficos más altos. Esto representa un problema especial para las aves, ya que el DDT interfiere con la producción de cascarones de huevo y los hace mucho más frágiles. Este problema es más común en las aves carnívoras debido a que están en la cima de la cadena alimenticia. Aunque todas las aves de presa probablemente ya se encuentran afectadas en algún grado, aquellas que dependen del pescado como alimento parecen ser las más afectadas. Las águilas, las águilas pescadoras, el cormorán y los pelícanos son las especies más susceptibles. (Ver figura 15. 9.) Se sabe que otras moléculas persistentes actúan de forma similar. El mercurio, el aldrin, el clordan y otros hidrocarbonos clorados, como el bifenilo policlorado (PCB, por sus siglas en inglés) que se utiliza como aislante en los transformadores eléctricos, es conocido porque se acumula en los ecosistemas. El PCB tiene una gran implicación en la disminución de cormoranes en los Grandes Lagos. Pero, al declinar los niveles de PCB, la población de cormoranes ha regresado a sus antiguos niveles. Debido a su persistencia, sus efectos sobre los organismos en los niveles tróficos más altos y a los problemas sobre la salud humana a largo plazo, se ha prohibido el uso de la mayoría de los pesticidas de hidrocarburos clorados en Estados Unidos y en algunos otros países. El uso del DDT fue prohibido en Estados Unidos a principios de la década de los setenta. El aldrin, dieldrin, heptacloro y clordano también fueron prohibidos para el uso en cultivos, aunque el heptacloro y el clordano hasta hace poco se seguían usando para el control de termitas. En 1987, Velsicol Chemical Corporation aceptó no vender más clordano en Estados Unidos. Las poblaciones de varias especies de aves, como el pelícano café, el águila calva, el águila pescadora y el cormorán, que se alimentan principalmente del pescado, fueron muy afectadas debido a la biomagnificación de químicos orgánicos persistentes. Con el control o restricción de la mayoría de los pesticidas persistentes y otros químicos, los niveles de dichos compuestos químicos en los tejidos del cuerpo han disminuido, y sus poblaciones han repuntado. Incluso, el águila calva fue eliminada de la lista de especies en peligro, y los pelícanos fueron suprimidos de la lista de especies en peligro en parte de su hábitat.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Golondrina común: 3.15 3.42 5.17 Mínimo: 4.75 6.40

Gaviota argéntea: 3.52 5.43 5.53 Gaviota de pico anillado: 75.5

7.53 9.60 18.50

Garza verde 3.57 3.51

Pez espada 2.07

Martín pescador (?)

Ganso: 22.8

Huevo de águila pescadora: 13.8

Cantidad de DDT en tejidos

Cormorán 26.4

Ciprinodóntidos 1.24 Piraña 0.94

Anguila 0.28 Lenguado 1.28

Grillo 0.23

Almeja 0.42 Gobio pequeño 0.23

Pez globo 0.17

Camarón de bahía 0.16

Diptera 0.30

Plancton 0.04

Restos orgánicos pantanos: 13 libras/acre Fondo de la bahía: 0.3 libras/acre

Cladophora 0.08

Nota: las cantidades de pantanos salados y bahía son residuos de DDT (ppm).

Vegetación de pantanos Spartina patens Retoños: 0.33 Raíces: 2.80

Leggitt

Caracol de tierra 0.26

Figura 15.9 Biomagnificación del DDT. Todos los números mostrados están en partes por millón (ppm). Una concentración de una parte por millón significa que en un millón de partes iguales del organismo, una de las partes sería DDT. Observe cómo la cantidad de DDT en los cuerpos de los organismos se incrementa al avanzar de productores a herbívoros y a carnívoros. Debido a que el DDT es persistente, se acumula en los niveles tróficos más altos de la cadena alimenticia.

Resistencia al pesticida Otro problema asociado con los pesticidas es la capacidad de las poblaciones de plagas (insectos, maleza, roedores, hongos) de volverse resistentes a ellos. La resistencia al pesticida se desarrolla debido a que no todos los organismos dentro de una especie determinada son

CAPÍTULO 15

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idénticos. Cada individuo tiene una composición genética y características un poco diferentes. Si un insecticida se utiliza por primera vez sobre la población de una plaga particular de insectos, elimina a todos los individuos que son susceptibles, pero los individuos con características que les permiten tolerar el insecticida logran sobrevivir para reproducirse.

Métodos agrícolas y administración de plagas

Si sólo 5% de los individuos poseen genes que los hacen resistentes al insecticida, la primera aplicación de éste matará a 95% de la población expuesta, lo cual será de gran beneficio para controlar el tamaño de la población de insectos. Sin embargo, los individuos sobrevivientes que desarrollan una tolerancia al insecticida constituirán la mayoría de

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Desarrollo económico y producción de alimentos en China Cuando las condiciones económicas de una población mejoran, el cambio se refleja en la calidad de su dieta. En particular, la carne se vuelve una parte importante de la alimentación. Por tanto, la gente utiliza algunos granos como alimento para los animales y consume productos animales como carne, pescado, huevos y mantequilla. Comen más vegetales y utilizan más aceites comestibles. En resumen, se mueven un poco más alto en la cadena alimenticia. Un gran porcentaje de los ciudadanos de China aproximadamente 1 300 millones se están desplazando hacia arriba en la cadena alimenticia. A principios de 1980, la dieta urbana típica de los chinos consistía en arroz, avena y repollo. Para mediados de 1990, la dieta cambió dramáticamente para incluir carne, huevos o pescado al menos una vez al día. China posee casi 21% de la población del mundo, pero sólo cuenta con 7% de tierra cultivable; en otras palabras, tienen menos tierra cultivable que Estados Unidos, pero su población es cinco veces mayor. El sector agrícola de China simplemente es incapaz de mantener el ritmo de un incremento de la demanda de lo que la gente considera como mejor comida. El consumo total de carne en China está creciendo 10% al año; en tanto, el alimento para consumo animal está creciendo en 15%. La demanda de pollo, la cual requiere dos a tres kilogramos de alimento por kilogramo de ave, se ha duplicado en cinco años. La nueva dieta de China será cada vez más dependiente de Estados Unidos, Canadá y Australia para las importaciones de alimento en grano. Para 1997, China cambió de ser un exportador neto de granos a importar 16 millones de toneladas métricas de este recurso. El cambio al maíz es aún más dramático. Tan sólo en 1995, China fue

el segundo exportador de maíz más grande del mundo. Pero con los pollos y los cerdos consumiendo tanto maíz, en un año, China cambió de exportar 12 millones de toneladas métricas de maíz a importar 4 millones de toneladas métricas. Para mantener este incremento en las necesidades agrícolas, China se ha vuelto el importador más grande de fertilizantes del mundo. Además, el gobierno está convirtiendo algunas tierras marginales del norte a la agricultura. A pesar de eso, su tierra cultivable está disminuyendo al menos 0.5% al año debido a la pérdida de suelo cultivable fértil y por los múltiples cultivos en las provincias costeras del sur. Como en muchas partes del mundo, la irrigación es responsable de una porción importante de la productividad agrícola de China. En el gran cinturón de granos del Valle del Río amarillo, los proyectos de irrigación triplicaron la producción de cultivos durante la década de los cincuenta y los sesenta; no obstante, también se han dañado severamente los mantos freáticos debido al exceso de bombeo. Hoy en día, la mesa de agua está cayendo, los acuíferos se están desvaneciendo y los agricultores tienen que competir con la industria y los hogares por el agua. China es sólo una parte —pero sin duda la mayor— de una historia más larga. La situación de China también está sucediendo en gran parte de Asia. Grandes países como Indonesia, Tailandia y Filipinas se están urbanizando con rapidez. Están obteniendo poder adquisitivo y perdiendo tierras cultivables, mientras que la gente está consumiendo más proteína animal y alimentos procesados asociados. Dada la magnitud de estos cambios, es difícil predecir la capacidad del mundo para alimentarse a sí mismo en un futuro.

Kentucky Fried Chicken y McDonald’s en Pekín. La demanda por pollo y carne va a la alza.

las poblaciones reproductivas. Dado que estos individuos poseen características genéticas que les permiten tolerar sobrevivir al insecticida, gran parte de su descendencia también lo hará. Por lo tanto, en la siguiente generación, el número de individuos capaces de tolerar el insecticida se incrementará, y la segunda apli-

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cación no será tan efectiva como la primera. Dado que algunas especies de pestes de insectos cada mes producen una nueva generación, este proceso de selección de individuos capaces de tolerar el insecticida puede producir poblaciones en las cuales 99% de los individuos sean capaces de tolerar el insecticida en

un lapso de cinco años. Como resultado, ese insecticida en particular ya no será tan efectivo para controlar las pestes de insectos, y pueden ser necesarias dosis cada vez mayores o aspersiones más frecuentes. Más de 500 especies de insectos tienen poblaciones resistentes a los insecticidas.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Suelos contaminados en la ex Unión Soviética Las repúblicas independientes de la antigua Unión Soviética heredaron muchas clases de problemas ambientales generados por las políticas fracasadas del gobierno soviético. Una de estas políticas era forzar el incremento en la producción agrícola. Así, nuevas tierras fueron sujetas al cultivo, se desarrollaron proyectos de irrigación, mientras que un extenso uso de fertilizantes y pesticidas estimularon la producción. Este método unilateral causó serios daños ambientales. En muchas áreas, el suelo ha sido contaminado por el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas, lo cual, a su vez, contaminó los mantos freáticos y los productos alimenticios. Se estima que 30% de la comida producida por la ex Unión Soviética está contaminada y no se debería comer. Asimismo, 42% de todos los alimentos para bebés están contaminados por nitratos y pesticidas. En la actualidad, los ecologistas de Latvia estiman que, cada año, el uso excesivo de pesticidas produce 14 000 muertes y que 700 000 personas se enferman debido a los pesticidas difundidos por todo el territorio de la ex Unión Soviética. Un pesticida problema es el DDT. Fue prohibido oficialmente en la ex Unión Soviética en la década de 1970, pero el impulso a la mejora en la pro-

Tabla 15.1

ducción agrícola permitió que se siguiera utilizando. Se autorizaron dispensas a la prohibición, o simplemente los funcionarios burócratas bautizaron con otro nombre al DDT y fue utilizado con una nueva etiqueta. Se estima que 10 millones de hectáreas (25 millones de acres) de tierra agrícola en la antigua Unión Soviética están contaminados con DDT. La amplia difusión del uso de compuestos químicos agrícolas también afectó los mantos freáticos. Los pesticidas persistentes, los nitratos y los metales pesados han ingresado a estos mantos acuíferos, de los cuales muchas personas dependen como fuentes de agua potable. Además, algunas áreas tienen niveles de cadmio de tres a 10 veces más altas que la cantidad permitida. Parece que la caída del comunismo en la ex Unión Soviética no resolvió todas las peticiones de la gente, ya que los problemas ambientales están saliendo a la luz después de años de clandestinidad y negación bajo una política agrícola de una visión a corto plazo y orientada a la producción de un sistema político que al final fracasó.

Resistencia de las moscas domésticas al insecticida Ciflutrin Moscas domésticas de una población susceptible

Concentración (ng/cm2) Porcentaje de supervivencia

8.3

Moscas provenientes de una población en una instalación de aves de corral 8.3 (1⫻) 100

0

83 (10⫻) 90

830 (100⫻) 38

Fuentes: Datos de Scott, Jeffrey G., et al., “Insecticide Resistance in Houseflies from Caged-Layer Poultry Facilities”, Pest Management Science 56 (2000): 147-153 (2000).

Por ejemplo, un estudio reciente sobre la resistencia a los insecticidas de las moscas domésticas en instalaciones de aves de corral que son utilizadas para la producción de huevos, demuestra que estos insectos son resistentes a una amplia variedad de insecticidas en comparación con poblaciones de control no resistentes. Las instalaciones de aves de corral ofrecen una condición excelente para desarrollar resistencia, ya que las moscas pasan toda su vida dentro de la instalación y están sujetas a la aplicación repetida del insecticida. La tabla 15.1 muestra el efecto del insecticida Ciflutrin sobre la resistencia de una población particular de moscas caseras. La dosis estándar que exterminó a las mos-

CAPÍTULO 15

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cas caseras susceptibles no eliminó a la población existente. Incluso con una dosis 100 veces mayor que la estándar, cerca de 40% de las moscas caseras en la población resistente sobrevivió.

Efectos sobre organismos no objetivo La mayoría de los pesticidas no son específicos para un organismo, y matan tanto a especies benéficas como a especies de pestes. Este problema es común en los herbicidas, ya que éstos son elegidos para que no dañen el cultivo deseado, y como regla general todas las demás plantas son pestes en competencia. Sin

Métodos agrícolas y administración de plagas

embargo, en el caso de los insecticidas, varios problemas están asociados con los efectos en los organismos no objetivo. El uso de los insecticidas puede dañar a poblaciones de aves, mamíferos, y también a insectos benéficos o no dañinos. En general, el uso de los insecticidas que dañan vertebrados está restringido. No obstante, es difícil aplicar insecticidas de tal manera que sólo las especies dañinas sean afectadas. Además, cuando los insectos benéficos son matados por los insecticidas, el uso de los pesticidas puede ser contraproducente. Si un insecticida mata a un depredador y a los insectos parásitos que normalmente controlan las plagas de insectos, no existen verificaciones naturales para controlar el crecimiento de la población de las plagas. Así que serán necesarias aplicaciones adicionales de insecticida para impedir que la población de pestes repunte a niveles aún más altos que el inicial. Una vez que se toma la decisión de usar pesticidas, ésta se convierte en una táctica irreversible, ya que detener su uso provocaría un rápido incremento en la población de pestes y extensos daños al cultivo. Un problema asociado es que el uso de insecticidas puede cambiar la estructura de la población de las especies presentes, de manera que una especie que previamente no representaba un problema, de pronto se convierte en una peste seria. Por ejemplo, cuando

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Inquietudes sobre la salud humana Los efectos de corto y largo plazo en la salud de las personas que aplican los pesticidas y el público que consume los remanentes de pesticidas en el alimento también representan problemas. Si se aplican de manera apropiada, la mayoría de los pesticidas representan poco peligro para quien los aplica. Sin embargo, en muchos casos, la persona que maneja el pesticida no está consciente de la forma en que éste trabaja y de qué precauciones debe tomar para la aplicación. En muchas partes del mundo, los agricultores no pueden leer las etiquetas de advertencia en los paquetes o no tienen acceso a indumentaria protectora específica para el uso del pesticida. Por ello, cada año ocurren muchos incidentes de envenenamiento agudo. En la mayoría de los casos, los síntomas desaparecen después de un periodo libre de exposición. Se estima que es muy difícil medir la cantidad de envenenamientos porque muchos de éstos no son reportados. Por ejemplo, en Estados Unidos, los envenenamientos por pesticidas que requieren tratamiento médico están en el orden de miles al año. La Organización Mundial de la Salud estima que cada año se presentan entre un millón y 5 millones de envenenamientos agudos por pesticidas y que cerca de 20 000 muertes ocurren por este motivo. Sin embargo, para la mayoría de la gente, el problema más crítico de salud relacionado con el uso de pesticidas es la exposición inadvertida a pequeñas cantidades. Se ha probado que muchos pesticidas ocasionan mutaciones, producen cáncer o causan nacimientos anormales en animales que se utilizan para hacer experimentos. Los estudios de agricultores que, por su ocupación, estuvieron expuestos a los pesticidas durante muchos años, muestran niveles más altos de ciertas clases de cáncer que la población en general. También hay cuestiones acerca de los efectos de las expo-

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Cambios en el uso de pesticidas Kilogramos por hectárea de tierra agrícola

los insecticidas sintéticos orgánicos se volvieron de uso común en los plantíos de algodón en la década de 1940, los insectos parásitos y depredadores fueron eliminados, mientras que el heliotis o el gusano rosado algodonero y el gusano cogollero del tabaco se volvieron las principales pestes. A mediados de la década de 1990, una situación similar se desarrolló cuando el uso repetido del malatión terminó con los insectos depredadores y permitió que los gusanos de la remolacha se volvieran una peste importante. Es decir, el uso repetido de insecticidas ocasionó que se desarrollará un problema diferente de pestes.

2.5 1989–1991 1998–2000

2.0

1.5

1.0

0.5

0

Mundo

Europa

América del Norte y Central

Asia

Sudamérica África

Regiones del mundo

Figura 15.10 Cambios en el uso de pesticidas.

En los países desarrollados el uso de los pesticidas es mayor, con casi 67% del total. Sin embargo, todas las naciones del mundo, excepto las de Europa, están experimentando un incremento en el uso de pesticidas. El uso en África es bajo y relativamente estable.

Fuente: Datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO).

siciones crónicas e imperceptibles a los residuos de pesticidas en los alimentos o a través de la contaminación del ambiente. A pesar de que los peligros para la salud por consumir minúsculas cantidades de pesticida son muy pequeños en comparación con otros factores de riesgo, como accidentes automovilísticos, fumar o malos hábitos alimenticios, mucha gente encuentra a los pesticidas inaceptables y busca prohibir su venta y uso. Para autorizar el uso de un pesticida, la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) requiere estudios cuidadosos sobre la efectividad y posibles efectos colaterales del producto. Incluso, se ha prohibido el empleo de varios pesticidas debido a que nueva información sugiere que no eran tan seguros como originalmente se pensó. Por ejemplo, prohibió el uso del dinoseb, un herbicida, debido a que algunas pruebas realizadas por la compañía química alemana Hoechst AG indicaron que el dinoseb ocasionaba defectos de nacimiento en conejos. Otros estudios indicaron que este producto provocaba esterilidad en las ratas. De manera similar, en 1987, Velsicol Chemical Corporation firmó un acuerdo con la EPA para detener la producción y distribución del clordano en Estados Unidos. El clordano ya había sido prohibido para todas sus aplicaciones con excepción del control de termitas. Después de que se demostraron los niveles dañinos de este compuesto en hogares

amenazados, es probable que su uso sea vedado definitivamente. Asimismo, en 1987, Dow Chemical Company anunció que detendría la producción del controvertido herbicida 2,4,5-T. En ambos casos, nuevos pesticidas fueron desarrollados para reemplazar a los antiguos, de manera que su descontinuación no provocó pérdidas económicas para los agricultores u otros consumidores. Por último, durante la década de 1990, la EPA requirió que muchos pesticidas fueran restringidos. Durante este proceso, los fabricantes necesitaban justificar la producción del producto. En muchos casos, las compañías no deseaban gastar el dinero en el proceso de registro; por lo tanto, el producto fue sacado del mercado. En otros casos, la variedad de los usos fue modificada. Por ejemplo, el clorpirifos, uno de los insecticidas más utilizados, cambió su uso, ya que mediante negociaciones con los productores, su uso en los hogares y escuelas fue eliminado, pero siguió utilizándose en la mayoría de los espacios agrícolas.

Por qué los pesticidas son tan utilizados? La figura de 15.10 muestra los cambios que ha sufrido el empleo de pesticidas en todo el

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:33:21 PM

Producción industrial de ganado Durante las últimas dos décadas se ha presentado una tendencia hacia la producción de ganado mediante operaciones grandes y parecidas a las de una fábrica. El ganado lechero, el ganado de producción de carne, los cerdos y los pollos, tanto para huevos como para carne, están siendo criados en altas concentraciones, lo cual ha ocasionado problemas ambientales. Muchas de estas granjas alimentan a miles de animales, con los cuales se producen cantidades igualmente grandes de estiércol. (Ver fotografía.) Aunque se supone que tales operaciones de crianza de ganado contienen y desechan los desperdicios animales de manera adecuada, por lo general generan problemas. Los tanques o lagunas de contención pueden fallar y liberar los desperdicios de animales en corrientes locales. Una de las formas comunes de manejar el desecho es utilizarlo como fertilizante. Esto es una tecnología relativamente sencilla y efectiva. Sin embargo, la cantidad de desperdicios muchas veces es mayor que el terreno adecuado y disponible para la aplicación del estiércol como fertilizante. El estiércol no puede ser aplicado en todos los cultivos, ni cuando el terreno está congelado y, por muchas razones, no es posible utilizarlo en todas las épocas del año. No obstante, los animales producen estiércol cada día. La contaminación de los mantos freáticos es un problema adicional. Cuando los desperdicios concentrados de animales entran en contacto directo con el suelo en los comederos o en las lagunas de aguas residuales sin recubrir, o cuando se aplican a los campos a una concentración muy alta, pueden penetrar en el suelo y entrar en los mantos freáticos. Otros problemas implican los olores y polvos asociados con las grandes operaciones de la ganadería industrial. Un problema adicional relacionado con esta forma de agricultura es el uso frecuente de antibióticos. Criar grandes cantidades de animales juntos representa un ambiente propicio para la propagación de enfermedades. En consecuencia, los antibióticos se utilizan de manera regular para impedir la transmisión de las enfermedades y promover el rápido crecimiento de los animales. Cuando los antibióticos se utilizan tan libremente, es muy probable que los organismos que causan la enfermedad, los cuales son los orga-

mundo. Se proyecta que el uso continuará hasta incrementarse de manera importante. Pero, si los pesticidas tienen tantas desventajas, ¿por qué su uso está tan difundido? Existen principalmente tres razones: en primer lugar, el uso de los pesticidas ha incrementado, al menos en el corto plazo, la cantidad de alimentos que se producen en muchas partes del mundo. En Estados Unidos, se estima que las plagas consumen 33% de los cultivos crecidos y, a nivel mundial, las plagas consumen alrededor de 35% de los cultivos. Esto representa una pérdida anual de 18 200 millones de dólares tan sólo en Estados Unidos. Por lo tanto, los agricultores, operadores de almacenes de granos y la industria alimenticia continúan buscando cómo reducir esta pérdida. Desistir del uso de los pesticidas con seguridad reduciría la cantidad de alimentos producidos. Es improbable que los planeadores agrícolas en la mayoría de

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Operación de gran escala a las afueras de Raleigh, Carolina del Norte, un área que cuenta con muchas granjas de pollos y pavos.

nismos objetivo, se vuelvan resistentes. Aunque algunos de los organismos causantes de la enfermedad (en particular los cerdos y los pollos) son resistentes a ésta, sí pueden contagiar a los humanos, es decir, también se puede volver un problema de salud humana. Al respecto, también existen consideraciones económicas. Debido a que los pequeños agricultores no pueden competir con las operaciones comerciales grandes, muchos se han salido del negocio o han tenido que cambiar a otras actividades agrícolas para reemplazar la pérdida de ingresos provenientes de la crianza de ganado. Mientras que muchas organizaciones están preocupadas por las implicaciones éticas, sociales y de salud de tan grandes operaciones ganaderas, el consumidor promedio en el supermercado sabe poco acerca de dónde se originan los productos cárnicos o bajo qué condiciones son criados los animales.

los países sugieran cambios en el uso de pesticidas, ya que esto provocaría desnutrición y hambruna para muchos de sus habitantes. El valor económico de los pesticidas es la segunda razón por la que su uso es tan extenso. Para el agricultor, el costo de los pesticidas es más que una compensación por el incremento en los rendimientos y rentabilidad. Además, la producción y distribución de pesticidas es un gran negocio. Las compañías que han gastado millones de dólares en el desarrollo de un pesticida pelearán muy fuerte por la permanencia de la producción y del uso. Dado que los intereses de los agricultores y la industria agroquímica tienen una voz poderosa en el gobierno, han cabildeado de manera exitosa por la continuación del uso de los pesticidas. Una tercera razón es que en la actualidad muchos problemas de salud son imposibles de controlar sin el uso de insecticidas, particular-

Métodos agrícolas y administración de plagas

mente en áreas del mundo donde las enfermedades transmitidas por insectos ocasionarían consecuencias generalizadas de salud pública si los insecticidas no se usaran.

Alternativas a la agricultura convencional Antes de la invención del fertilizante sintético, así como de los herbicidas, fungicidas y otros agroquímicos, el abono de animales y la rotación de cultivos proporcionaban nutrientes al suelo; además, la mezcla de cultivos impedía los problemas normales de plagas; y la mano de obra mataba insectos y malezas. Con el de-

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Aditivos de alimentos Los aditivos de alimentos son compuestos químicos agregados a los alimentos antes de su venta. Tienen varios propósitos: 1. Prolongar la vida de anaquel de los alimentos. 2. Hacer la comida más atractiva mediante el color y el sabor. 3. Modificar el valor nutritivo. Para prolongar la vida de anaquel de los alimentos, se agregan muchas clases de moléculas. Por ejemplo, el propionato de calcio se añade a los productos horneados para retardar el crecimiento de esporas aéreas de mohos y bacterias que los pueden echar a perder. Algunas mezclas alfabéticas como bht, tbhq y otras comúnmente vistas, tienen una función similar. En ocasiones se utilizan aditivos sólo para hacer que la comida se vea más atractiva. Durante años, el colorante rojo II se empleó para diversificar los alimentos, pero su uso fue descontinuado cuando se encontró que era carcinógeno. Otros colorantes alimenticios siguen siendo muy utilizados a fin de incrementar el atractivo del producto para el consumidor. Muchas clases de saborizantes artificiales también se agregan a los productos. Entre los realzadores de sabor más utilizados están el glutamato monosódico, la sal de mesa y el ácido cítrico. Incluso, los aditivos de la comida se utilizan para modificar el valor nutritivo del producto alimenticio. El yodo en la sal de mesa es un buen ejemplo, ya que una pequeña cantidad de este elemento ayuda al funcionamiento

sarrollo de la mecanización fue posible cultivar áreas más grandes, ya no fueron necesarios los animales de tiro, y muchos agricultores cambiaron la agricultura mixta, en la cual los animales eran un componente importante, por el monocultivo. Los fertilizantes químicos reemplazaron al estiércol como fuente de nutrientes para el suelo, y la rotación de cultivo ya no fue importante dado que el heno y el grano no tenía que sembrarse más para los animales de tiro y ganado. Así, campos más grandes de cultivo de maíz, trigo y algodón presentaron oportunidades para el desarrollo de plagas; entonces, se utilizaron los pesticidas químicos para “resolver” este problema. Mucha gente considera que las prácticas agrícolas de la actualidad no son adecuadas y que se deben buscar formas de reducir la dependencia de los fertilizantes y pesticidas, aun cuando éstos aseguran buenas producciones y controlan las pestes que compiten con nosotros por el alimento que cultivamos. Varios métodos alternativos tienen metas un poco diferentes pero de alguna manera se traslapan. Algunos de los términos utilizados para describir estos métodos son: agricultura alternativa, agricultura sostenible y agricultura orgánica. La agricultura alternativa es el término más amplio. Abarca todos los métodos de la agri-

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apropiado de la tiroides. Los individuos que sufren por falta de yodo muchas veces desarrollan un agrandamiento de la glándula tiroides conocido como bocio. La adición de yodo en la sal de mesa ha eliminado el bocio en Estados Unidos. La mayoría de los cereales y productos horneados y muchos otros productos tienen diferentes vitaminas y minerales que son añadidos para mejorar su valor nutritivo. Algunos aditivos como el Nutrasweet, reducen las calorías y a la vez proporcionan al consumidor la sensación de estar probando algo dulce. Sin embargo, algunos aditivos son un residuo inevitable de alguna etapa del proceso de producción del alimento y se podrían denominar más apropiadamente como contaminantes. Los residuos de pesticidas son un buen ejemplo, ya que se utilizan para cultivar los alimentos, pero también se emplean para eliminar las pestes en las fases de almacenamiento, procesamiento y transportación de la producción. El dietilstilbestrol (DES) fue utilizado durante algún tiempo en la industria de las aves de corral para producir aves más gordas. Debido a que se presentaron indicaciones de que es carcinógeno, la FDA prohibió su uso en pollos y declaró que era potencialmente peligroso para los humanos. Posteriormente se llevaron a cabo algunos estudios para determinar si el DES era seguro en la crianza de ganado vacuno. El ganado ganó peso más rápidamente con DES en su alimento. Pero, debido a que fue vinculado eventualmente con el cáncer de seno en la mujer, se prohibió su uso en la alimentación animal en Estados Unidos y Europa.

cultura no tradicional y comprende a la agricultura sostenible, agricultura orgánica, usos alternativos en cultivos tradicionales, métodos alternativos para cultivo y producción de cultivos para uso industrial. El movimiento de la agricultura sostenible afirma que las prácticas actuales están degradando los recursos naturales y busca métodos para producir alimentos seguros y adecuados de una forma económicamente viable, mientras refuerza la salud de la tierra agrícola y los ecosistemas relacionados. Por otro lado, la agricultura orgánica aboga por evitar el uso de fertilizantes químicos y pesticidas en la producción de alimentos, por lo tanto, previene el daño a los ecosistemas relacionados y al público consumidor de alimentos. La definición de agricultura orgánica del Consejo nacional de estándares orgánicos, establecido en la Ley de producción de alimentos orgánicos de 1990, tiene como tema central estos tres movimientos. La agricultura orgánica es un sistema de administración de producción ecológica que promueve y privilegia la biodiversidad, los ciclos biológicos y la actividad biológica del suelo. Está basada en un uso mínimo de los insumos ajenos a la agricultura y en las prácticas de admi-

nistración que restauren, mantengan y enfaticen la armonía ecológica. Vea la sección Problema-análisis: ¿Qué son los alimentos orgánicos?, ya que ahí se encuentra una lista más detallada de los requerimientos para que los alimentos sean etiquetados como orgánicos.

Técnicas para proteger los recursos del agua y el suelo Con el fin de reducir los impactos negativos en la agricultura convencional, al tiempo que se obtiene una ganancia, los agricultores deben afrontar el doble problema de proteger la calidad y fertilidad del suelo mientras controlan las pestes de sus cultivos. Es posible utilizar una gran variedad de técnicas para reducir los impactos negativos en las actividades agrícolas convencionales y mantener la viabilidad económica para el agricultor. Las prácticas agrícolas convencionales tienen varios efectos negativos sobre el suelo y el agua. La erosión del suelo es un problema mundial. (Ver capítulo 14.) Sin embargo, otros dos problemas también son importantes: la compactación y la reducción de la materia orgánica del suelo. Varios cambios en los méto-

PARTE CUATRO

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dos de producción agrícola pueden ayudar a reducir estos problemas. Por ejemplo, la disminución del número de veces que el equipo agrícola viaja sobre el suelo reduce el grado de compactación; dejar residuos de cultivos e incorporarlos en el suelo reduce la erosión y al mismo tiempo incrementa la materia orgánica del suelo; además, la introducción de materia orgánica en el suelo ayuda a que la compactación sea menos probable. La agricultura convencional tiene varios impactos negativos en las cuencas acuíferas: los desbordamientos por inundaciones de fertilizantes estimulan el crecimiento acuático y degradan los recursos acuíferos; los pesticidas tienden a acumularse en las cadenas alimenticias; y los recursos de los mantos freáticos pueden ser contaminados por fertilizantes, pesticidas o desperdicios animales. La reducción o eliminación de estas fuentes de contaminación enfatizarán la armonía ecológica y reducirán la amenaza para la salud humana. El desbordamiento de fertilizantes se puede disminuir mediante una reducción en la cantidad de fertilizante aplicado y las condiciones bajo las cuales se aplica. Aplicar el fertilizante sólo en la cantidad que las plantas necesitan asegura un mejor aprovechamiento y menos desbordes. El aumento de materia orgánica en el suelo también tiende a reducir el desbordamiento. La selección más cuidadosa, la coordinación y el uso de pesticidas disminuirá el grado en que esos materiales se vuelven contaminantes ambientales. La agricultura de precisión es una nueva técnica que aborda muchos de estos problemas. Con la tecnología computacional moderna y los sistemas de información geográfica, ahora es posible, con base en el suelo y en la topografía, variar automáticamente los tipos de compuestos químicos aplicados al cultivo en diferentes lugares dentro de un mismo campo. Por lo tanto, se utiliza menos fertilizante, y la cantidad empleada funciona de manera más eficaz. La verdadera agricultura orgánica que no utiliza ni fertilizantes ni pesticidas es la más efectiva en cuanto a que protege a los recursos de agua y suelo de este tipo de contaminación, pero requiere varios ajustes en la forma en que se realiza. La rotación de cultivos es una forma efectiva para mejorar la fertilidad del suelo, reducir la erosión y controlar las plagas. El uso de legumbres fijadoras de nitrógeno, como el trébol, la alfalfa, los frijoles, o los frijoles de soya en rotación de cultivos, incrementa el nitrógeno del suelo pero presenta otras demandas para el agricultor. Por ejemplo, típicamente requiere que el ganado sea una parte de la operación del agricultor para hacer uso

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de cultivos de forraje y proporcionar fertilizantes orgánicos para los cultivos subsiguientes. La rotación de cultivos también precisa una inversión mayor en maquinaria agrícola, dado que ciertos cultivos necesitan equipo especializado. También, la crianza de ganado implica gastos adicionales para suplementos alimenticios y cuidados veterinarios. Los críticos dicen que la agricultura orgánica no puede producir la cantidad de alimento requerido por la población actual y que puede ser exitosa económicamente sólo en casos específicos. Los defensores no están de acuerdo y enfatizan que cuando se consideran los costos ocultos de la erosión del suelo y la contaminación, la agricultura orgánica o alguna modificación de ella es una alternativa viable a los métodos convencionales de producción de alimentos. Además, los agricultores orgánicos están dispuestos a aceptar rendimientos más bajos debido a que no tienen que pagar pesticidas y fertilizantes químicos costosos. Asimismo, los agricultores orgánicos muchas veces venden a precios de primera sus productos. Por lo tanto, aun con rendimientos más bajos, pueden seguir percibiendo una ganancia.

Administración integrada de pestes La administración integrada de pestes utiliza una variedad de métodos para controlar las pestes en lugar de depender de los pesticidas por sí solos. Es una técnica que obedece a una comprensión integral de todos los aspectos ecológicos del cultivo y de las pestes particulares y, con base en ello se establecen estrategias de control de pestes. Requiere información acerca del metabolismo de la planta cultivada, las interacciones biológicas entre las pestes y sus depredadores o parásitos, las condiciones climáticas que favorecen ciertas pestes y las técnicas para fomentar los insectos benéficos. Incluso, puede abarcar el uso selectivo de pesticidas. Gran parte de la información necesaria para realizar una administración integrada de pestes va más allá del conocimiento del agricultor común. Los estudios ecológicos y metabólicos necesarios para encontrar los puntos débiles en el ciclo de vida de las pestes por lo general sólo se llevan a cabo en las universidades o instituciones gubernamentales de investigación. Tales estudios son costosos y deben ser específicos para cada clase de peste, dado que cada una tiene una biología única. Una vez que se ha desarrollado una técnica viable, será necesario un programa educativo a fin de proveer a los agricultores de la información necesaria para que usen la administración integrada de pestes

Métodos agrícolas y administración de plagas

en lugar de las técnicas de “rocíe y ahorre” que utilizaron antes, y que los productores y vendedores de pesticidas siguen fomentando. En la administración integrada de pestes se emplean varios métodos; por ejemplo, la desestabilización en la reproducción, el uso de organismos benéficos para controlar pestes, el desarrollo de cultivos resistentes, las prácticas modificadas de cultivos y el uso selectivo de pesticidas.

Desestabilización en la reproducción En algunas especies de insectos, un compuesto químico denominado feromona es liberado por las hembras para atraer a los machos. Los machos de algunas especies de polillas pueden detectar la presencia de una hembra a una distancia de hasta 3 kilómetros (cerca de 2 millas). Dado que muchas polillas son pestes, los olores sintéticos pueden ser utilizados para controlarlas. Rociar un área con la feromona confunde a los machos y les impide que encuentren a las hembras, lo cual provocará una población reducida de polillas al siguiente año. En forma similar, una molécula sintética que propicia la atracción sexual y es conocida como Gyplure, se utiliza para atraer a las polillas gitanas a las trampas, donde quedan atrapadas. Como las hembras no pueden volar y los machos están atrapados, la tasa reproductiva cae, y la población del insecto se logra controlar. Otra técnica que reduce la reproducción es la esterilización de los machos. En el sur de Estados Unidos y América Central la mosca del gusano barrenador debilita o mata a los animales de pastoreo, como el ganado, cabras y venados. La hembra el gusano barrenador deposita los huevos en las lesiones abiertas de estos animales, de donde la larva se alimenta. Sin embargo, cuando se descubrió que la hembra se aparea sólo una vez en su vida, la población de larvas se pudo controlar al criar y liberar grandes cantidades de machos esterilizados de gusano barrenador. Toda hembra que se apareó con un macho no pudo producir huevos fertilizados y tampoco reproducirse. En Curazao, una isla a 65 kilómetros (40 millas) al norte de Venezuela, un programa de introducción de machos estériles de gusano barrenador eliminó la enfermedad en 25 000 cabras de la isla. En algunas partes del suroeste de Estados Unidos, la técnica del macho estéril también resultó muy efectiva. Así, el gusano barrenador fue eliminado de Estados Unidos, del norte de México y de gran parte de Centroamérica. En 1990, algunos machos estériles fueron liberados en Libia para comenzar a eliminar los gusanos barrenadores que habían sido introducidos en un cargamento de ganado sudamericano.

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Una técnica similar se empleó durante una epidemia de moscas de frutas del Mediterráneo en el sur de California y norte de México, a principios de 1980. Por desgracia, la técnica de rayos X utilizada para esterilizar a los machos fue poco efectiva, y la mayoría de las moscas liberadas no eran estériles, lo que agravó el problema en lugar de mejorarlo. Tiempo después se emplearon pesticidas para controlar a esta plaga. Sin embargo, más recientemente se han producido inquietudes debido a las controversiales aspersiones de aéreas con malatión para controlar a la mosca de frutas del mediterráneo en California.

Usos de organismos benéficos para el control de pestes

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a)

Introducción del depredador catarina

Resurgimiento de la peste producida por el uso de ddt en el Valle San Joaquín

Densidad de la peste

La manipulación de las relaciones presa-depredador también se puede utilizar para controlar las poblaciones de pestes. Por ejemplo, el escarabajo catarina, comúnmente denominado mariquita, es un depredador natural de las pulgas y de insectos de escama. (Ver figura 15.11a.) Es decir, el incremento artificial de la población de mariquitas reduce las poblaciones de pulgas e insectos de escama. En California durante la última parte de 1800, los insectos de escama dañaron los árboles de naranjas y redujeron la producción del cultivo. La introducción de una especie de catarina de Australia controló con rapidez la peste. Años después, cuando los pesticidas químicos se utilizaron por primera vez en el área, muchas catarinas murieron accidentalmente y los insectos de escama una vez más se volvieron un serio problema. Cuando el uso del pesticida fue descontinuado, las poblaciones de catarina repuntaron, y los insectos de escama de nuevo fueron puestos bajo control. (Ver figura 15.11b.) Los insectos herbívoros también se pueden utilizar para controlar la maleza. La salicaria (Lythrum salicaria) es una planta de zonas húmedas proveniente de Europa, que fue introducida por accidente a mediados de 1800. Se encuentra en las tierras húmedas y soleadas, y elimina la vegetación nativa como las espadañas; por lo tanto, también elimina muchas especies que dependen de esa planta para alimentarse, como lugar de anidación, o como escondite. (Ver figura 15.12.) Esta planta existe en la mayoría de los estados y provincias de Estados Unidos y Canadá. En Europa no es una peste debido a que existen varias especies de insectos que la atacan en las diferentes etapas de su ciclo de vida. Dado que la salicaria es una planta europea, se han hecho investigaciones para identificar especies candidatas de insectos que la podrían controlar. El criterio fue que los insectos debían vivir sólo en la salica-

Umbral económico Posición de equilibrio general

1868

1888-1889

1892

1947

b)

Figura 15.11 Control de insectos con depredadores naturales. a) El escarabajo catarina es un depredador de muchas clases de pestes de insectos, como las pulgas. b) En 1889, la introducción de la catarina puso bajo control al mildiú algodonoso en los bosques de naranja en el valle de San Joaquín. En la década de 1940, el DDT redujo la población de catarinas, y la población del mildiú algodonoso se incrementó. Esto redujo la población de la peste y permitió que los agricultores de naranjas obtuvieran una ganancia. Fuente: b) Man and Environment, 2a ed., por Arthur S. Boughey, 1975. Reimpreso con autorización de Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, N.J.

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b) Galerucella calmariensis

d) Hylobius transversovittatus

Figura 15.12 Control biológico de la salicaria. a) La salicaria es una planta europea

a) Purple loosestrife

c) Galerucella pusilla

ria y causarle el mayor daño posible, pero sin infestar otras plantas. Se identificaron cinco especies de escarabajos que atacarían a la planta de diferentes formas. Después de amplios estudios para determinar si las introducciones de estos insectos provenientes de Europa podrían ocasionar otros problemas, varios fueron elegidos como candidatos para ayudar a controlar la salicaria en Estados Unidos y Canadá. Algunas combinaciones de estos escarabajos se liberaron en una gran porción de los estados y provincias infestados con la salicaria. Dos especies (Galerucella calmariensis y Galerucella pusilla) se alimentan de las hojas, brotes y flores de las salicarias recién crecidas; un escarabajo (Hylobius transversovittatus) tiene una larva que se alimenta de las raíces. Otras dos especies (Nanophyes brevis y Nanophyes marmoratus) se alimentan de las flores. Este ataque múltiple por varios tipos de escarabajos ha sido efectivo para reducir las poblaciones de salicaria. El uso de cepas específicas de la bacteria Bacillus thuringiensis para controlar los mosquitos y polillas es otro ejemplo del uso de un organismo para controlar a otro. La toxina cristalina producida por la bacteria destruye el revestimiento del intestino del insecto produciendo su muerte. Una cepa de la bacteria thuringiensis se utiliza para controlar a los mosquitos, mientras que otra es principalmente efectiva contra las orugas de las polillas comedoras de hojas, como la polilla gitana.

Los pesticidas que se presentan de manera natural en las plantas también son útiles para controlar las pestes. Por ejemplo, la caléndula se planta para reducir el número de nemátodos del suelo, y las plantas de ajo se utilizan para reprimir la expansión de los escarabajos japoneses.

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Desarrollo de cultivos resistentes Una consecuencia de los principales avances en la genética molecular es el desarrollo de organismos especializados a los cuales se les implantan genes específicos que son valiosos para su constitución genética. A pesar de que esta tecnología es relativamente nueva, es una ramificación de un antiguo arte. Los agricultores han estado involucrados en la manipulación de la configuración genética de sus plantas y animales desde que estos organismos fueron domesticados por primera vez. Al principio, los agricultores, ya sea de manera consciente o por accidente, eligieron semillas específicas de plantas o cruzaron a ciertos animales que tenían ciertas características provechosas. Esto produjo variedades locales con características particulares. A principios de 1900, cuando las leyes de la genética comenzaron a vislumbrarse, los científicos emprendieron la realización de cálculos precisos entre individuos cuidadosamente seleccionados para mejorar la probabilidad de que su descendencia tuviera ciertas características muy deseables. Esto produjo el desarrollo de

Métodos agrícolas y administración de plagas

que invade las tierras húmedas e impide el crecimiento y la reproducción de especies nativas de plantas. Varias especies de escarabajo europeo que se alimentan de la salicaria han sido liberadas como agentes de control biológico. b), c) Dos especies (Galerucella calmariensis y Galerucella pusilla) se alimentan de las hojas, retoños y flores de la salicaria en reciente crecimiento. d) Otra especie (Hylobius transversovittatus) es una larva que se alimenta de las raíces. Parece que en realidad está deteniendo la velocidad de la diseminación de la salicaria.

semillas híbridas y de razas específicas de animales domésticos. La reproducción controlada de plantas y animales produjo un incremento en la producción y mejor resistencia a las enfermedades en las plantas y animales domésticos. Estas actividades siguen siendo la principal fuerza motora del mejoramiento de las variedades de organismos domesticados. Cuando se descubrió la estructura del ADN y se determinó que podía ser manipulado, surgió un nuevo campo que estudia la reproducción de plantas y animales, la ingeniería genética o biotecnología, cuyo fin es la introducción de piezas específicas de ADN a la configuración genética de los organismos. El organismo que tiene una configuración genética alterada se conoce como organismo genéticamente modificado. El ADN inserto podría encontrarse en cualquier fuente, incluso en un organismo completamente diferente. En la práctica agrícola, dos clases de organismos genéticamente modificados han recibido particular atención. Uno comprende la inserción de genes de una clase específica de bacteria llamada Bacillus thuringiensis israeliensis (Bti). El Bti produce un material que provoca la destrucción del recubrimiento del intestino en los insectos que la consumen; por lo tanto, es un insecticida natural. Hasta la fecha, este gen ha sido insertado en la estructura genética de varias plantas de cultivo, como el maíz. En pruebas de campo, el maíz modificado gené-

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ticamente fue protegido contra algunas de sus pestes de insectos, pero había un poco de preocupación acerca de que los granos de polen del maíz pudieran ser soplados a las áreas vecinas y afectar a las poblaciones de insectos no objetivo. En particular, un estudio de mariposas monarca indicó que las poblaciones de mariposas adyacentes a los campos de maíz genéticamente modificado fueron afectadas de manera negativa. Un argumento a favor es que dado que el uso del maíz Bti ha producido menos aspersión de insecticidas en los campos de maíz, esto es sólo un precio que hay que pagar. Una segunda clase de planta genéticamente modificada implica la inserción de un gen resistente a los herbicidas en el genoma de ciertos cultivos. Para los agricultores esto tiene un gran valor. Por ejemplo, un agricultor podría plantar algodón con muy poca preparación del campo para despejar la maleza. Cuando el algodón y la maleza comienzan a crecer, el campo se puede rociar con un herbicida específico que destruya a la maleza pero no dañe al algodón resistente al herbicida. Esto ha sido probado en el campo y funciona. Sin embargo, los críticos advierten que es muy probable que los genes se escapen del cultivo de la planta y se integren al genoma de la maleza que están tratando de controlar, para dar lugar a súper malezas. Muchos grupos se oponen el uso de organismos genéticamente modificados. Argumentan que esta tecnología ha ido muy lejos, que no se han realizado estudios a largo plazo para cerciorarse de su seguridad, que existen peligros que no podemos anticipar, y que si tales plantaciones están siendo cultivadas, deben ser etiquetadas como tales para que el público sepa que está consumiendo productos provenientes de organismos genéticamente modificados. Incluso, la Unión Europea (UE) declaró que no

comprará granos genéticamente modificados de Estados Unidos. Esto ha producido que los agricultores tengan que segregar sus inventarios de granos de manera que puedan garantizar al comprador de la Unión Europea que un cultivo no está modificado genéticamente y, al mismo tiempo, tienen que vender estos cultivos modificados a otros compradores. Los defensores argumentan que toda reproducción de plantas y animales implica la manipulación genética y que ésta es sólo una nueva clase. Existe gran evidencia de que los genes viajan entre especies en la naturaleza y que la ingeniería genética simplemente hace un proceso natural que es muy común y frecuente. Durante los próximos 20 a 30 años, los científicos esperan utilizar la biotecnología para producir cepas de plantas de alto rendimiento que sean más resistentes a los insectos y enfermedades, que prosperen con menos fertilizante, elaboren su propio fertilizante de nitrógeno, tengan éxito en suelos ligeramente salados, soporten las sequías y utilicen la energía solar con más eficiencia durante la fotosíntesis. Estas nuevas clases de organismos genéticamente modificados continuarán siendo desarrollados y probados, pero también seguirán las luchas políticas acerca de su buen uso.

Prácticas modificadoras de la agricultura La modificación de las prácticas agrícolas puede reducir muchas veces el impacto de las pestes. En algunos casos, todos los residuos del cultivo se destruyen para impedir que las pestes de insectos encuentren sitios para pasar el invierno. Por ejemplo, la desfibración y labrado bajo los tallos de algodón en el otoño reducen los sitios para pasar el invierno de los gorgo-

A pesar de que el sistema de roza y quema de algunas parcelas es común en algunos países, la mayoría de los alimentos en el mundo se cultivan en campos más permanentes. En naciones donde el tamaño de las poblaciones es alto y el dinero escaso, se utiliza una gran cantidad de mano de obra en muchas de las operaciones necesarias para la agricultura. Sin embargo, parte considerable de la comida del mundo es cultivada en campos grandes y mecanizados que utilizan la energía y no los músculos humanos para la labranza, el cultivo y la cosecha, así como para producir y aplicar fertilizantes y pesticidas. El monocultivo implica plantar grandes áreas de un mismo cultivo año tras año. Esto ocasiona problemas de enfermedades a las plantas,

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jos de bagas, también disminuye su cantidad de manera importante, por tanto, decrece la necesidad de aplicaciones costosas de insecticida. Muchos agricultores también están regresando a la rotación de cultivos, la cual tiende a prevenir la acumulación de pestes específicas que por lo general ocurren cuando una misma planta es cultivada en un campo año tras año.

Uso selectivo de los pesticidas Los pesticidas juegan una parte importante en la administración integrada de pestes. Identificar el momento preciso en que el pesticida tendrá el mayor efecto en la dosis más baja posible tiene sus ventajas: reduce la cantidad de pesticidas utilizados y permite que los parásitos depredadores de las pestes sobrevivan. Tal precisión en las aplicaciones muchas veces requiere la asistencia de un profesional calificado que sea capaz de identificar de manera correcta las pestes, medir el tamaño de la población y el tiempo oportuno para las aplicaciones de pesticida a fin de lograr un máximo efecto. En varias circunstancias, las trampas de carnadas con feromonas capturan pestes de insectos de los campos, y una evaluación del número de insectos atrapados puede ser una guía para el momento en que deban ser aplicados los insecticidas. La administración integrada de pestes se está volviendo más popular en la medida que se eleva el costo de los pesticidas y está disponible el conocimiento sobre la biología de pestes específicas. Sin embargo, mientras los humanos sigamos cultivando plantas, seguirá habiendo pestes que burlen las defensas que desarrollamos. La administración integrada de pestes es sólo otro método para el problema que comenzó desde los albores de la agricultura.

pestes y agotamiento del suelo. A pesar de que los fertilizantes químicos pueden reemplazar los nutrientes del suelo que son eliminados cuando se cosecha un cultivo, no sustituyen la materia orgánica que se necesita para mantener la textura del suelo, el pH y la riqueza biótica. El monocultivo mecanizado depende en gran medida del control de pestes por medios químicos. Como su nombre lo indica, los pesticidas persistentes son estables y perduran en el ambiente, donde pueden biomagnificarse en los ecosistemas. En consecuencia, muchos de los pesticidas persistentes más antiguos han sido reemplazados con rapidez por pesticidas no persistentes que se descomponen mucho más rápido y que representan menos peligro ambiental. Por otro

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lado, los pesticidas no persistentes son más tóxicos para los humanos y deben ser manejados con mayor cuidado que los pesticidas persistentes antiguos. Los pesticidas se dividen en varias categorías basadas en los organismos que intentan controlar. Los insecticidas se utilizan para controlar insectos, los herbicidas plantas, los fungicidas hongos y los raticidas roedores. Debido a los problemas de persistencia, biomagnificación, resistencia de pestes a los pesticidas y los efectos sobre la

salud humana, mucha gente está buscando alternativas libres de pesticidas para el cultivo de alimentos. Muchas filosofías diferentes que buscan los mismos fines —menos uso de químicos y mejor administración del suelo— son la agricultura alternativa, la agricultura sostenible y la agricultura orgánica. Un componente en todos estos métodos es el uso de la administración integrada de pestes, la cual emplea un completo conocimiento de la ecología del organismo para desarrollar estrategias de control de pestes que utilicen pocos o ningún pesticida.

Problema-análisis ¿Qué son los alimentos orgánicos? La Ley de reproducción de alimentos orgánicos de 1990 requirió que el Departamento de agricultura de Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) estableciera regulaciones sobre la producción de alimentos orgánicos. En 2002, la USDA publicó los estándares finales para los alimentos orgánicos. Con ello, se establecieron los requerimientos

para los agricultores que desearan que sus cultivos y ganado fueran etiquetados como orgánicos. Los agricultores debían proponer un sistema orgánico a su agente certificador. Los cultivos o ganado que fueran etiquetados como orgánicos debían cumplir con las siguientes condiciones:

Cultivos orgánicos

Ganadería orgánica

Etiquetas orgánicas

La tierra no debe contener sustancias prohibi-

Los animales sacrificados deben ser criados bajo una administración orgánica desde el último tercio de la gestación, o a más tardar desde el segundo día de vida para las aves de corral. El ganado debe ser alimentado con productos que sean 100% orgánicos. Se permiten los complementos vitamínicos y minerales.

Los alimentos etiquetados como “100% orgánicos” y “orgánico” deben contener (a excepción del agua y la sal) sólo ingredientes producidos orgánicamente. Los productos etiquetados como “orgánicos” deben consistir de al menos 95% de ingredientes producidos orgánicamente (a excepción del agua y la sal). Los productos procesados que contengan al menos 70% de ingredientes orgánicos pueden utilizar la frase “hecho con ingredientes orgánicos”.

das, que hayan sido aplicadas en ella por lo menos durante los tres últimos años. Está prohibido el uso de la ingeniería genética, radiación ionizante y aplicación de lodos provenientes de sistemas de tratamiento de aguas residuales. No se debe utilizar ningún fertilizante químico. Sólo se deben usar los desechos animales y de cultivo, así como los métodos de labranza para proporcionar fertilidad. No se deberán utilizar los pesticidas sintéticos, pero sí los pesticidas hechos de plantas y otras fuentes naturales.

Las granjas y operaciones de manejo que vendan menos de 5 000 dólares anuales de productos agrícolas orgánicos están exentos de certificación. Pero si cumplen con otro estándar nacional para los productos orgánicos, pueden etiquetar sus productos como orgánicos.

No se puede utilizar ningún antibiótico u hormona.

Las condiciones de bienestar animal requieren que: 1. Los animales tengan acceso al aire libre. (Pueden estar temporalmente confinados sólo por razones de salud, más seguridad, etapa de producción del animal, o protección de la calidad del suelo o del agua.) 2. Se empleen prácticas preventivas de administración de la salud, como el uso de vacunas para mantener sanos a los animales. 3. Los animales lastimados o enfermos seran tratados; sin embargo, los animales tratados con medicinas prohibidas no se podrán vender como orgánicos. Un rebaño lechero puede ser convertido a la producción orgánica si 80% del forraje producido orgánicamente se utiliza durante nueve meses, seguido por tres meses de 100% de forraje producido orgánicamente.

Los productos procesados que contengan menos de 70% de ingredientes orgánicos no podrán utilizar el término orgánico en ningún lugar de las etiquetas, pero se puede hacer una lista de los ingredientes que son orgánicos.

Los productos con residuos de pesticida de hasta 5% de la tolerancia que especifica la EPA pueden venderse como orgánicos.

• Mucha gente considera que no hay diferencia en la calidad de los alimentos etiquetados como orgánicos y los que no. ¿Piensa que la calidad nutricional de los alimentos orgánicos difiere de la de los alimentos producidos de manera convencional? • Las reglas permiten pequeñas cantidades de residuos de pesticida. ¿Qué piensa de este permiso? • Las reglas referentes a que los animales deben tener acceso a las áreas libres ha sido cuestionada. ¿Piensa que estar al aire libre cambia la calidad de la leche, carne o huevos producidos?

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Términos clave administración integrada de pestes 345 agricultura alternativa 344 agricultura de precisión 345 agricultura orgánica 344 agricultura sostenible 344 auxinas 336 bioacumulación 338 biocidas 334 biomagnificación 338 biotecnología 347 carbamatos 335

feromonas 345 fungicidas 333 herbicidas 333 hidrocarburos clorados 335 ingeniería genética 347 insecticidas 333 macronutrientes 333 malezas 333 micronutrientes 333 monocultivo 331 organismo objetivo 334

organismos genéticamente modificado 347 organismos no objetivo 334 organofosfatos 335 pestes 333 pesticidas 333 pesticidas no persistentes 334 pesticidas persistentes 334 policultivo 330 raticidas 333 revolución verde 332

Preguntas de repaso 1. ¿Qué es un monocultivo? 2. Diga tres razones por las que el combustible fósil es esencial para la agricultura mecanizada. 3. Explique por qué los pesticidas se utilizan comúnmente en la agricultura mecanizada. 4. ¿Por qué se utilizan los fertilizantes? ¿Qué problemas son causados por el uso de los fertilizantes? 5. ¿En qué difieren los pesticidas persistentes de los no persistentes? 6. ¿Qué es la biomagnificación? ¿Qué problemas causa?

7. ¿En qué difieren los campos orgánicos de los campos convencionales? 8. Nombre tres métodos no químicos para el control de las poblaciones de pestes. 9. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la administración integrada de pestes? 10. Diga tres usos de los aditivos para alimentos. 11. Diga tres acciones que los agricultores podrían llevar a cabo para reducir los efectos de los pesticidas en el ambiente.

Pensamiento crítico 1. Si usted fuera un funcionario de salud pública en un país en vías de desarrollo, ¿autorizaría la aspersión de DDT para controlar los mosquitos que propagan la malaria? ¿Cuáles serían sus razones? 2. Observe la tabla 15.1. ¿Qué ocasionó los cambios en la efectividad del insecticida? ¿Si usted fuera un funcionario de la rama agrícola, que alternativas al uso de pesticidas recomendaría? 3. Imagine que usted es un científico que estudia los peces en el Lago Superior y encuentra toxafeno en la especie que está estudiando. El toxafeno se utilizó principalmente en los cultivos de algodón y ha sido prohibido desde 1982. ¿Cómo puede explicar su presencia en estos peces? 4. ¿Los riesgos de los pesticidas valen sus beneficios? ¿Qué valores, creencias y perspectivas lo llevaron a esta conclusión? 5. ¿Piensa que las prácticas agrícolas actuales son sostenibles? ¿Por qué sí y por qué no? ¿Qué cambios en la agricultura piensa que necesitarían presentarse en los próximos 50 años?

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6. Imagine que es un funcionario de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA) y que hará una recomendación sobre si un pesticida agrícola puede permanecer en el mercado o se debe prohibir. ¿Cuáles son algunos de los hechos que necesitaría tomar en cuenta para realizar su recomendación? ¿Cuáles son algunos de los grupos de interés involucrados en el resultado de su decisión? ¿Qué argumentos podrían presentar para justificar sus posiciones? ¿Qué presiones políticas podrían oponérsele? 7. ¿Por qué algunos consumidores demandan métodos alternativos de producción de cultivos, y por qué los agricultores utilizan esos métodos?

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www.mhhe.com/enger10e

Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Métodos agrícolas

Importancia económica y ecológica de las angiospermas

Alimentos y agricultura

Desechos tóxicos y peligrosos

Agricultura sostenible

Redes de alimentos

Consumidor informado

Control de pestes

Alimentos genéticamente modificados

Administración integrada de pestes

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Administración del agua

Contenido del capítulo Objetivos El problema del agua El ciclo hidrológico Influencias humanas en el ciclo hidrológico Tipos de usos del agua Uso doméstico del agua Uso agrícola del agua Uso industrial del agua Uso del agua en corriente

Tipos y fuentes de contaminación del agua Contaminación de aguas municipales Contaminación agrícola del agua Contaminación industrial del agua Contaminación térmica Contaminación marina por derrames petroleros Contaminación del agua subterránea

Problemas de planeación de uso del agua Desviación de las aguas Tratamiento de aguas residuales Salinización Explotación del agua subterránea Preservación de áreas escénicas acuáticas y del hábitat de la vida silvestre

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar la ruta que sigue el agua a través del ciclo hidrológico. • Explicar la importancia del agua en los mantos freáticos, los acuíferos y los escurrimientos. • Explicar cómo el uso de suelo afecta la infiltración y el escurrimiento de superficies. • Enumerar las diferentes clases de uso del agua y los problemas asociados con cada uno. • Enumerar los problemas asociados con el confinamiento de aguas. • Enumerar las principales fuentes de contaminación del agua. • Definir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). • Diferenciar entre fuentes de contaminación puntual y no puntual. • Explicar por qué el calor puede ser una forma de contaminación.

• Diferenciar entre tratamientos primarios, secundarios y terciarios de aguas residuales. • Describir algunos problemas asociados con los escurrimientos producidos por el agua de tormenta. • Enumerar las fuentes de contaminación de agua subterránea. • Explicar la forma en que las leyes federales controlan el uso del agua e impiden su mal uso. • Enumerar los problemas asociados con la planeación de uso del agua. • Explicar la lógica detrás de las leyes federales que intentan preservar ciertas zonas y hábitats acuíferos. • Enumerar los problemas asociados con la explotación del agua en los mantos freáticos. • Explicar el problema de la salinización asociado con la irrigación a gran escala de áreas áridas. • Enumerar los servicios relacionados con el agua que proporcionan los gobiernos locales.

Problema —Análisis: ¿Hay plomo en su agua potable?

Un acercamiento al medio ambiente El plan de agua de California, pág. 361 La restauración del Everglades, pág. 375

Perspectiva global Comparación del uso del agua y la contaminación en países industrializados y en vías de desarrollo, pág. 363 Limpieza del sagrado río Ganges, pág. 367 La muerte de un mar, pág. 379 La zona muerta del Golfo de México, pág. 381

1972 Alrededor de 64% de las corrientes y los ríos en Estados Unidos no eran seguros para la natación y la pesca. 1991 Más de 2 000 playas estadounidenses fueron cerradas debido a la contaminación del agua. 1990 Cerca de 51% de la población mundial tenía acceso al tratamiento de aguas residuales, lo cual es crucial en el control de la propagación de enfermedades. 1995 En este año, 41% de la población del mundo experimentó escasez regular de agua.

2003 Alrededor de 39% de las corrientes y los ríos eran inseguras para la natación y la pesca. La mejora sustancial se debe a la Ley de agua limpia. 2001 Las clausuras a las playas aumentaron seis veces, a 13 000. 2000 Cerca de 61% de la población del mundo tenía acceso al tratamiento de aguas residuales. 2025 Para esta época, se pronostica que 48% de la población del mundo vivirá en zonas donde ocurra de manera regular la escasez de agua.

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El problema del agua El agua en su forma líquida es el material que hace posible la vida en la Tierra. Todos los organismos vivientes están compuestos por células que contienen al menos 60% de agua. Además, sus actividades metabólicas se realizan dentro de una solución acuosa. Los organismos pueden existir sólo donde tengan acceso a suministros adecuados de agua. Este vital líquido también es único debido a sus extraordinarias propiedades físicas. Sus moléculas son polares; es decir, tienen una parte ligeramente positiva y la otra ligeramente negativa. Debido a esto, las moléculas del agua tienden a acercarse, y también poseen una gran capacidad para separar a otras moléculas entre sí. La capacidad del agua para actuar como solvente y de almacenar calor son consecuencias directas de su naturaleza polar. Estas capacidades la hacen muy valiosa para las actividades industriales y sociales, ya que disuelve y transporta sustancias que van desde los nutrientes hasta los desperdicios industriales y domésticos. Un vistazo a cualquier alcantarilla urbana nos revelará rápidamente la importancia del agua para disolver y transportar residuos. Además, debido a que el agua se calienta y se enfría con más lentitud que la mayoría de las sustancias, es muy utilizada para el enfriamiento de las plantas de generación de energía eléctrica y para otros propósitos industriales. Su capacidad para retener el calor también modifica las condiciones climáticas locales en áreas cercanas a grandes cuerpos de agua. Estas áreas no tienen los grandes cambios de temperaturas que caracterizan a otras áreas. Para la mayoría de los humanos así como para algunos usos industriales y comerciales, la calidad del agua es tan importante como su cantidad. El agua debe estar libre de sales disueltas, de desechos animales o de plantas, y de contaminación por bacterias a fin de ser adecuada para el consumo humano. Los océanos, que cubren casi 70% de la superficie de la Tierra, contienen más de 97% del agua presente en el planeta. Sin embargo, el agua salada no sirve para consumo humano ni para muchos propósitos industriales. El agua dulce está libre de la sal que se encuentra en los océanos pero, de la cantidad que se encuentra sobre la Tierra, sólo una pequeña fracción está disponible para usarse. (Ver figura 16.1.) El agua dulce sin contaminar y que es adecuada para beber se conoce como agua potable. Las primeras rutas de migración humana y el establecimiento de sitios fueron determinados en gran medida por la disponibilidad de agua potable. En un tiempo, las fuentes de agua dulce

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

Suelo (0.41%) Ríos y lagos (0.82%) Agua subterránea (20.58%)

Hielo y glaciares (78.19%) Agua dulce Suelo (0.01%) Ríos y lagos (0.02%) Agua subterránea (0.50%) Hielo y glaciares (1.90%)

Océanos (97.57%) Agua total

Figura 16.1 Recursos de agua dulce.

A pesar de que el agua cubre casi 70% de la superficie de la Tierra, más de 97% es agua salada. De menos de 3% que corresponde a agua dulce, sólo una pequeña fracción está disponible para uso humano.

limpias eran consideradas como inagotables. Hoy en día, a pesar de los avances en perforación, irrigación y purificación, la ubicación, calidad, cantidad, propiedad y control de las aguas potables siguen representando significativos problemas. A pesar de que en el siglo pasado la población del mundo se triplicó y el uso del agua se elevó seis veces, sólo hasta hace poco empezamos a entender que probablemente agotemos nuestras fuentes útiles de agua en algunas áreas del mundo. Algunas partes del mundo gozan de abundantes fuentes de agua dulce, mientras que en otras el vital líquido es muy escaso. Además, la demanda de agua dulce está creciendo para necesidades industriales, agrícolas y personales. La escasez de agua potable en todo el mundo se puede atribuir directamente al abuso humano en forma de contaminación. La contaminación del agua ha afectado de manera negativa los suministros de agua en todo el mundo. En muchos de los países en vías de desarrollo, la gente no tiene acceso a agua potable segura. Según información de la Organización Mundial de la Salud (OMS), cerca de 25% de la población humana no tiene acceso a agua potable segura. Hasta en las regiones económicamente avanzadas del mundo, la calidad del agua es un

problema importante. De acuerdo con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), cada año ocurren de 5 a 10 millones de muertes por enfermedades relacionadas con el agua; por ejemplo, cólera, malaria, dengue, fiebre y disentería. Las Naciones Unidas también reportan que estas enfermedades se incrementaron en la década pasada y que sin grandes inversiones económicas en suministros seguros de agua potable, la cifra continuará aumentando. Por desgracia, la perspectiva del abastecimiento de agua potable en el mundo no es muy promisoria. De acuerdo con estudios de las Naciones Unidas y de la Comisión Conjunta Internacional (una organización creada por Estados Unidos y Canadá que estudia los cuerpos acuíferos que comparten las dos naciones), en la actualidad, muchas secciones del mundo están experimentando una escasez de agua dulce, además se pronostica que el problema se intensificará. Un análisis efectuado por la ONU en 2002 dice que para 2025, una de cada tres personas en todo el mundo estará amenazada por la escasez de agua dulce. En el Tercer Foro Mundial del Agua de las Naciones Unidas se afirmó que actualmente 450 millones de personas en 29 países carecen de agua. (Ver figura 16.2.) En el reporte tam-

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No vulnerabilidad

Baja vulnerabilidad

Vulnerabilidad media

Alta vulnerabilidad

Sin datos

Figura 16.2

Áreas del mundo que experimentan escasez de agua. Muchas áreas del mundo están sufriendo la escasez de agua. Este mapa indica que África del norte y central, así como algunas partes de Asia son particularmente vulnerables.

Fuente: Datos del Instituto de Recursos del Mundo.

bién se asegura que el Medio Oriente, India, Pakistán y China enfrentarán serios problemas de falta de agua. En resumen, el agua podría volverse tan importante como el petróleo, es decir, una fuente fundamental de conflicto mundial. La escasez, la competencia y las luchas crecientes referentes al agua en el primer cuarto de siglo XXI podrían cambiar dramáticamente la forma en que valoramos y usamos el agua, así como la manera en que movilizamos y administramos los recursos acuíferos. Además, los cambios en la cantidad de lluvia cada año producirán sequías periódicas en algunas áreas, e inundaciones devastadoras en otras. Sin embargo, el agua de lluvia es necesaria para regenerar el agua dulce y, por lo tanto, es un eslabón importante en el ciclo del agua.

El ciclo hidrológico Toda el agua está inmersa en un proceso constante de reciclado que se denomina ciclo hidrológico (ver figura 16.3.), el cual comprende dos importantes procesos: la evaporación y la condensación del agua. La evaporación implica

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la adición de energía a las moléculas de un líquido, de manera que éste se convierte en un gas en el cual las moléculas se encuentran más separadas. La condensación es el proceso contrario, en el cual las moléculas de un gas liberan energía, se juntan y se convierten en líquido. La energía solar proporciona la energía que provoca que el agua salada se evapore de la superficie del océano, del suelo, de los cuerpos de agua dulce y de las superficies de las plantas. El agua que se evapora de las plantas proviene de dos fuentes diferentes; así, una parte procede del agua que ha caído sobre las plantas como lluvia, rocío o nieve; la otra del agua que las plantas absorben del suelo y transportan a las hojas, donde se evapora. Este proceso se denomina evapotranspiración. El vapor de agua en el aire se mueve por toda la superficie de la Tierra, así como al circular por la atmósfera. Al calentarse, el aire húmedo se enfría, se forman gotas de agua y caen a la tierra como lluvia. A pesar de ello, una parte de la lluvia puede simplemente permanecer sobre la superficie hasta evaporarse, la mayoría se hundirá en el sueldo o fluirá hacia abajo e ingresará a corrientes y ríos, los cuales eventualmente regresarán el agua al océano. El agua superficial que se mueve so-

bre la superficie de la Tierra e ingresa a las corrientes y ríos se denomina escurrimiento. Una parte entra al suelo pero no es absorbida por las raíces de las plantas, así que se mueve lentamente hacia abajo a través de los espacios en el suelo y el material de la superficie hasta que alcanza una capa de roca impenetrable. El agua que llena los espacios del sustrato se denomina agua freática, y puede estar almacenada durante largos periodos en estanques subterráneos. Esta capa porosa que se satura con agua se denomina acuífero. Existen tres clases básicas de acuíferos: sin confinar, semiconfinados y confinados. (Ver figura 16.4.) Un acuífero sin confinar, por lo general se presenta cerca de la superficie de la tierra, la cual es atravesada por el agua que ingresa en él. A la capa superior que se satura con agua se le denomina nivel freático. La frontera inferior del acuífero es una capa impenetrable de arcilla o roca que no permite que el agua la traspase. Los acuíferos sin confinar por lo general se rellenan (recargan) con la lluvia que cae directamente en el piso por encima del acuífero, y se infiltra por las capas superiores. El agua de tales acuíferos se encuentra a presión atmosférica y fluye en dirección de la pendiente del nivel

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Condensación de las nubes Precipitación Evaporación de la lluvia Energía solar Evapotranspiración de las hojas Tabla de agua

Evaporación del suelo

Infi

Evaporación de los océanos

ltra

ció

Escurrimientos superficiales

n

Océano

Ag

ua

fre

átic

a

Figura 16.3 El ciclo hidrológico. El ciclo del agua en el medio ambiente sigue un patrón simple. La humedad de la atmósfera se condensa en gotas que caen a la Tierra como lluvia o nieve, suministrando a todos los organismos algunas propiedades que preservan la vida. El agua, que fluye sobre la Tierra como agua superficial o a través del suelo como agua freática, regresa a los océanos, donde se evapora nuevamente a la atmósfera y de nuevo comienza el ciclo. freático, el cual puede ser similar a la superficie de la tierra que está por encima de ella. Arriba del nivel freático y debajo de la superficie de la tierra se encuentra una capa conocida como zona vadosa (también llamada zona insaturada o zona de aireación) que no está saturada con agua. Un acuífero confinado está circunscrito por encima y por debajo mediante capas que son impermeables al agua; además, está saturado con agua bajo una presión mayor que la atmosférica. Un acuicludo es una capa confinante impenetrable. Si el agua puede pasar hacia dentro y hacia fuera de la capa confinante, la capa se denomina acuitardo. Un acuífero confinado es reabastecido principalmente por la lluvia y por el agua superficial de una zona de recarga (el área donde el agua se agrega al acuífero) que puede estar a muchos kilómetros de donde el acuífero es perforado para su uso. Si el área de recarga se encuentra a una elevación más alta que el lu-

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

gar donde un acuífero es perforado, el agua fluye hacia arriba de la tubería hasta que alcanza la misma elevación del área de recarga. Tales pozos se denominan pozos artesianos. Pero, si la zona de recarga está por encima de la elevación de la parte superior de la tubería del pozo, se denomina pozo artesiano afluente, ya que el agua afluirá de la tubería. La naturaleza del sustrato en el acuífero influye en la cantidad de agua que el acuífero puede mantener, así como la velocidad a la que el agua se moverá a través de éste. La porosidad es una medida del tamaño y número de espacios en el sustrato. Cuanto mayor sea la porosidad, mayor será el agua que pueda contener. La velocidad a la cual el agua se mueve a través de un acuífero está determinada por el tamaño de los poros, el grado al cual están conectados, y por cualquier rompimiento o canales presentes en el sustrato; asimismo, establece la velocidad con que el agua se podrá bombear de un pozo por minuto.

Influencias humanas en el ciclo hidrológico Las actividades humanas pueden impactar de manera significativa la evaporación, el escurrimiento y la infiltración. Cuando el agua se utiliza como refrigerante en las plantas de energía para la irrigación de cultivos, la tasa de evaporación se incrementa. El agua contenida en los depósitos también se evapora con rapidez, lo cual puede afectar las condiciones atmosféricas locales. El escurrimiento y la tasa de infiltración también están muy influenciados por la actividad humana. La eliminación de la vegetación mediante la tala o la agricultura incrementa el escurrimiento y disminuye la infiltración. Debido a que se presentan más escurrimientos, hay una mayor erosión del suelo. Los complejos urbanos con un gran porcentaje de superficies pavimentadas impenetrables han incrementado los escurrimientos y, por

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Área de recarga

Pozo artesiano sin flujo Nivel freático

Pozo artesano fluyendo

Zona vadosa Acuífero sin confinar

Acuífero semiconfinado Acuitardo

Acuífero confinado

Acuicludo

Acuicludo (impenetrable)

Cama de piedra

Figura 16.4 Acuíferos y agua subterránea.

El agua subterránea se encuentra en los poros de las capas de sedimento o roca. Varias capas de sedimento y roca determinan la naturaleza del acuífero y cómo se puede usar.

lo tanto, también han reducido la infiltración. Una preocupación significativa en las áreas urbanas es la necesidad de suministrar formas de sacar rápidamente el agua de tormentas. Esto implica el diseño y construcción de vías fluviales y alcantarillado especiales. Muchas veces, las ciudades tienen problemas importantes por las inundaciones, ya que las grandes precipitaciones pluviales exigen demasiado a la capacidad de sus sistemas de administración de aguas de tormenta para deshacerse del exceso de agua. Varias ciudades combinan el agua de las tormentas con el agua residual en sus plantas de tratamiento, lo cual causa serios problemas de contaminación después de las precipitaciones pluviales considerables. Las plantas de tratamiento no pueden procesar el volumen adicional de agua y deben descargar el agua residual combinada sin tratar, es decir, depositan líquidos de alcantarilla en el interior de un cuerpo receptor de agua. Las ciudades también tienen problemas de abastecimiento de agua para uso industrial y doméstico. En muchos casos dependen de las fuentes de agua superficial para abastecerse de agua potable. La fuente puede ser un lago, un río o una presa que almacene agua. Más de un

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tercio de las ciudades más grandes del mundo dependen de amplias áreas de bosques protegidos para mantener un flujo estable de agua potable limpia. Por ejemplo, la ciudad de Nueva York, con una población de más de 8 millones de personas, depende de una cuenca acuífera de 998 kilómetros cuadrados (385 millas cuadradas) protegida por Catskill State Park para obtener 90% de su agua potable. Los acuíferos también son extremadamente importantes en el abastecimiento de agua. Muchas grandes áreas urbanas de Estados Unidos dependen de agua subterránea para el suministro de agua. Este suministro de agua freática puede ser explotado por mucho tiempo, cuando no se usa más rápido de lo que se puede reponer. Una preocupación significativa es la determinación de cuánta agua freática o agua superficial se puede utilizar y cuáles serían sus usos, en especial en áreas del mundo con escasez de agua. Existen varias formas de monitorear el uso del agua de la superficie y las fuentes de agua freática. Los retiros de agua son medidas de la cantidad de agua que se toma de una fuente. Esta agua se puede utilizar temporalmente, regresarse a su fuente y volver a usarse de nuevo. Por ejemplo, cuando una fábrica re-

tira agua de un río para propósitos refrigerantes, regresa la mayor parte del agua al río; por lo tanto, este recurso se puede utilizar después. El agua que se incorpora en un producto o se pierde en la atmósfera debido a la evaporación o evapotranspiración no se vuelve a utilizar en la misma área geográfica y se dice que se ha consumido. Gran parte del agua que se utiliza para irrigación se pierde en forma de evaporación y evapotranspiración o es eliminada junto con el cultivo cuando éste es cosechado. De esta manera, gran parte del agua retirada para riego es consumida.

Tipos de uso del agua El uso del agua varía de manera considerable alrededor del mundo, según la disponibilidad del agua y el grado de industrialización. Sin embargo, el uso se puede clasificar en cuatro grandes categorías: 1) uso doméstico, 2) uso agrícola, 3) uso industrial, y 4) uso en corriente. Es importante recordar que algunos usos del agua son consuntivos, mientras otros son no consuntivos.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Uso doméstico del agua

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

Beber, cocinar Lavar (2%) trastes (6%) Céspedes, etc. (29%) Lavandería (11%)

Inodoros (29%) Baño (23%)

Figura 16.5 Usos urbanos y domésticos del agua

Más de 150 mil millones de litros (40 mil millones de galones) de agua se utilizan cada día para propósitos domésticos urbanos en Norteamérica. (Los usos no consuntivos del agua se muestran en azul y los usos consuntivos se muestran en verde.)

Una comparación de los precios municipales del agua en países seleccionados 140

500

120 400 100 300

80 60

200

40

Uso (litros/persona/día)

Precio (centavos/1,000 litros)

Más de 90% del agua utilizada para propósitos domésticos en Norteamérica es suministrado por los sistemas municipales de agua, los cuales por lo general cuentan con complejas y costosas instalaciones de purificación, distribución y almacenamiento. Sin embargo, muchos residentes rurales pueden obtener agua segura de los pozos privados sin tratar. Cerca de 37% del suministro municipal de agua proviene de los pozos. Sin importar la fuente del agua (superficial o de mantos freáticos), el agua suministrada a las ciudades en el mundo desarrollado es tratada para garantizar su seguridad. Por lo general, el tratamiento que se le da al agua antes de la distribución implica una combinación de los siguientes procesos: el agua al natural se filtra través de arena u otras sustancias para eliminar partículas; incluso, se le pueden añadir compuestos químicos para que algunos materiales disueltos se puedan separar. Por lo tanto, antes de que el agua se libere al uso público, se desinfecta con cloro, ozono o luz ultravioleta, a fin de eliminar cualquier organismo que pueda seguir presente. Cuando no se cuenta con agua dulce al alcance, la única opción disponible quizá sea la costosa desalinización del agua del mar. Las actividades domésticas en las naciones altamente desarrolladas requieren una cantidad considerable de agua. El uso doméstico comprende el agua potable, el aire acondicionado, agua para el baño, lavado de ropa, lavado de trastes, excusados y riego de céspedes y jardines. En promedio, cada persona en un hogar norteamericano usa alrededor de 400 litros (cerca de 100 galones) de agua doméstica al día. Cerca de 69% se utiliza como solvente para arrastrar desperdicios (uso no consuntivo; lavandería, de baño, de inodoros y de trastes), cerca de 29% se emplea para céspedes y jardines (uso consuntivo), y sólo una pequeña cantidad (cerca de 2%) se consume para beber o cocinar. (Ver figura 16.5.) Sin embargo, toda el agua que ingresa a un hogar ha sido purificada y tratada a fin de hacerla segura para beber. Por otro lado, los procesos naturales no pueden manejar los desechos altamente concentrados típicos de una gran área urbana. El agua residual maloliente y desagradable también representa un problema de salud potencial, de manera que las ciudades y los pueblos pueden tratarla antes de regresarla a la fuente local de agua. Hasta hace poco, el costo del agua en casi todas las comunidades era tan bajo que no existía un incentivo para conservarla; no obstante, la escasez y los costos crecientes de

Uso del agua por una familia típica norteamericana de 4 integrantes

100 20 0

Alemania

Francia

Suecia

Reino Unido

Precio del agua

Estados Unidos

Canadá

0

Uso del agua

Figura 16.6 El uso del agua desciende al incrementarse su precio.

Existe una correlación

general entre la cantidad de agua que se utiliza y su precio.

purificación han elevado el precio del agua doméstica en muchas partes del mundo, y se está volviendo evidente que el aumento en los costos tiende a reducir el uso. (Ver figura 16. 6.) A pesar de que el uso doméstico del agua es una parte relativamente pequeña del panorama total del uso del agua (ver figura 16.7), el crecimiento humano ha creado problemas en el desarrollo, transporte y mantenimiento de los suministros de agua de calidad. En regiones que están experimentando un rápido crecimiento de su población, como Asia, se es-

pera que el uso doméstico del agua se incremente de manera aguda. En muchas ciudades de China se han establecido cuotas en el uso de agua, que están reforzadas por precios más altos para quien más la utiliza. Por ejemplo, en la ciudad costera de Dalian, una familia que usa más de 8 000 litros (2 113 galones) de agua al mes pagará cuatro veces más que una familia que ahorra agua. En Norteamérica, se espera una crisis de agua en los siguientes 10 años en más de 36 estados. Las ciudades con un rápido crecimiento en el occidente, en especial en

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Cómo se utiliza el agua

Doméstico

Industrial

Agrícola

100

80 Porcentaje

60

40

20

Asia

Europa

Oceanía

África

Sudamérica

Centroamérica

Norteamérica

0 Mundo

las áreas áridas, están padeciendo escasez de agua. La demanda del vital líquido en áreas urbanas algunas veces excede el abastecimiento inmediato, en particular cuando proviene de una fuente superficial local. Esto es especialmente cierto durante el verano, cuando la demanda de agua es más alta y la precipitación pluvial a menudo es baja. Muchas comunidades han emprendido campañas de educación pública diseñadas para ayudar a reducir el uso del agua. La figura 16.8 muestra algunas formas en que la gente puede reducir su consumo de agua. Además, a nivel federal, la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) está desarrollando un programa nacional de etiquetamiento de bienes de consumo, para distinguir a los productos eficientes en relación con el agua. Cabe destacar que la EPA diseñó un programa de energía altamente exitoso, Energy STAR. La Ciudad de México, con una población de cerca de 20 millones y un acceso mínimo al agua superficial, tiene uno de los problemas de administración de agua más serios del mundo. La cuenca acuífera que suministra de agua a de México, ha sido dañada severamente por las prácticas que no aseguran un suministro sostenible de agua limpia. Dado que las extracciones del acuífero del Valle de México comenzaron hace aproximadamente 100 años, los niveles de agua en los mantos freáticos han menguado de manera significativa. Además, debido a que la población de la ciudad continúa creciendo, los administradores han estado obligados a buscar fuentes alternas de agua a más de 160 km (100 millas) de distancia. Además de alentar a la gente a conservar el agua, los municipios necesitan prestar más atención a las pérdidas que ocurren dentro del sistema de distribución. Las tuberías y cañerías con fugas representan pérdidas importantes de agua. Aun en el mundo desarrollado, tales derrames pueden ser tan altos como 20% del consumo total. Los países más pobres por lo general exceden esta cifra, y algunos llegan a perder más de 50% del agua en fugas. Otra causa importante del desperdicio de agua ha sido la actitud pública. Mientras el agua se considere un recurso inagotable o no costoso, la gente se esforzará poco en conservarla. Al elevarse el precio del agua y las actitudes hacia ella, también lo harán los usos y los esfuerzos por conservarla. Por ejemplo, el Consejo de conservación urbana de California, junto con la EPA, han lanzado una novedosa visita a un hogar virtual que, por medio de Internet, permite a los usuarios hacer clic en diferentes áreas del piso de H2O use para obtener datos y consejos sobre el ahorro del agua.

Figura 16.7 Usos mundiales del agua.

Los usos domésticos, industriales y agrícolas dominan la distribución de los recursos acuíferos. Sin embargo, en todo el mundo existen diferencias considerables en la forma en que estos recursos se utilizan.

Fuente: Instituto de Recursos Mundiales 2000.

Uso agrícola del agua En Norteamérica, 37% del agua utilizada en agricultura proviene de los mantos freáticos y 63% es superficial. La irrigación es el uso más consuntivo del agua en la mayor parte del mundo y representa aproximadamente 80% de toda el agua consumida en Norteamérica. Cerca de 500 000 millones de litros al día (134 000 millones de galones por día o 150 millones de acres-pies al año) se utilizan en la irrigación en Estados Unidos. La cantidad de agua utilizada para la irrigación y la ganadería continúa incrementándose en todo el mundo. La futura demanda agrícola de agua dependerá del costo de este recurso para la irrigación; la demanda de productos agrícolas, alimentos y fibra; las políticas gubernamentales; el desarrollo de la tecnología; y la competencia por agua proveniente de una población humana en crecimiento. Dado que la irrigación es común en zonas áridas y semiáridas, generalmente los suministros de agua locales son deficientes, y a menudo es necesario transportar el agua a grandes distancias para irrigar los cultivos. Esto es particularmente cierto en el oeste de Estados Uni-

dos, donde casi 14 millones de hectáreas (35 millones de acres) de tierra son irrigadas. Por lo común, se utilizan cuatro métodos de irrigación. La primera es la irrigación de superficie o inundación, que suministra agua a los cultivos mediante el flujo de agua sobre el campo o en surcos. Esto requiere amplios canales y no es adecuado para todos los tipos de cultivo. En segundo lugar está la irrigación por aspersión, que implica el uso de bombas para aspersar el agua en el cultivo. Un tercer tipo es la irrigación por goteo, la cual utiliza una serie de tuberías con aberturas colocadas de manera estratégica para que el agua se aplique directamente entre las raíces de las plantas. Por último, la irrigación subterránea implica el suministro de agua a las plantas a través de tuberías subyacentes. A menudo, este método se utiliza cuando los suelos requieren drenaje en ciertas épocas del año. Las tuberías subterráneas también son útiles para drenar el exceso de agua una vez al año y suministrar agua a otras. Cada uno de estos métodos tiene ventajas y desventajas, así como condiciones bajo las cuales trabajan bien. La construcción y el mantenimiento de estructuras de irrigación, como presas, canales, tuberías y bombas, son costosos. En cam-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:36:23 PM

Guía de ahorro de agua Uso conservativo para ahorrar agua Mojarse, enjabonarse, enjuagarse 15 litros (cuatro galones) ¿Le podemos sugerir una ducha? Minimizar las descargas, cada uso consume de 20 a 25 litros (5-7 galones). Los nuevos inodoros utilizan 6 litros (1.6 galones)

Uso normal en el cual se desperdicia agua Ducha

Ducha regular 95 litros (25 galones)

Baño de tina

Tina completa 135 litros (36 galones)

Inodoro

Las descargas frecuentes son muy derrochadoras

Llenar un recipiente de 4 litros (un galón)

Lavado de manos

Dejar el grifo abierto, 8 litros (dos galones)

Llenar un recipiente, 4 litros (un galón)

Rasurado

Dejar el grifo abierto, 75 litros (20 galones)

Cepillado de dientes

Dejar el grifo abierto, 38 litros (10 galones)

Mojar el cepillo, enjuagarse brevemente, 2 litros (medio galón) Tomar sólo los necesarios

Hielo

El hielo sin usar se va al drenaje

Favor de reportarlas inmediatamente

Fugas

Una pequeña fuga gasta 95 litros (25 galones) a la semana

Energía

Gastar energía también es gastar agua

Apagar la luz, la televisión, los calentadores y el aire acondicionado cuando no se estén utilizando

Gracias por utiliza esta columna..................................................................y no ésta

Figura 16.8 Formas de conservar el agua.

Los cambios menores en la forma en que la gente utiliza el agua podrían reducir de manera significativa el uso doméstico del agua. Nota: un galón equivale aproximadamente a 3.785 litros.

Reimpreso con autorización del Buró de convenciones y visitas de San Francisco.

bio, los costos para el agua de irrigación han sido tradicionalmente bajos, ya que gran parte de las presas y canales fueron construidos con ayuda federal, y los agricultores han desperdiciado en muchas ocasiones el agua. Si la competencia sigue creciendo entre las áreas urbanas y las agrícolas por los recursos escasos de agua, habrá una gran presión para elevar el costo de agua utilizada para irrigación. El incremento en el costo del agua estimulará a conservarla tanto a los agricultores, como a las familias. Otra forma de reducir la demanda de agua de irrigación consiste en disminuir la cantidad de cultivos demandantes de agua en áreas áridas o cambiarlos por otros de baja demanda de agua. Por ejemplo, el trigo o el frijol de soya requieren menos agua que las papas o la remolacha azucarera. Esto se está volviendo cada vez más importante para cambiar a las prácticas de irri-

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

gación que utilizan menos agua. (Ver figura 16.9.) Por ejemplo, el uso de la irrigación por goteo y algunas variaciones de irrigación de aspersión utilizan el agua de manera más eficiente que los métodos tradicionales de irrigación por inundación. Varias formas de irrigación requieren una gran cantidad de energía, con mayor razón cuando se utilizan bombas para suministrar agua al cultivo. Se estima que 40% de la energía dedicada a la agricultura en Nebraska se utiliza para la irrigación. Los cada vez mayores costos de la energía pueden obligar a muchos agricultores a reducir o descontinuar la irrigación. Además, gran parte del oeste de Nebraska depende del agua subterránea para riego, y la tabla de agua está menguando rápidamente. Si se origina una escasez de agua, el valor de la tierra disminuirá, ya que el uso

de la tierra y el uso del agua están interrelacionados y no se puede entender por separado. En el Valle Salinas, a lo largo de la costa central de California, los agricultores han irrigado sus campos con agua proveniente de la planta de tratamiento de agua residual de la Agencia de control de la contaminación del agua regional de Monterey (MRWPCA, por sus siglas en inglés). Debido a que el agua del mar ha ingresado al agua subterránea 10 km (seis millas) hacia adentro, el agua de los pozos se ha vuelto demasiado salada para el uso agrícola. La MRWPCA consideró que este problema pudo ser ocasionado por el exceso de bombeo del agua proveniente de los mantos freáticos, y en 1980 comenzó estudiar la posibilidad de irrigar con agua tratada. A pesar de que las leyes de California permiten el uso de agua tratada para la irrigación, los funcionarios de salubridad expresaron sus inquietudes acerca de que su uso en cultivos de temporada fría como el brócoli, muchos de los cuales se comen crudos, puede contaminar los cultivos con agentes patógenos. La MRWPCA realizó un estudio que mostraba que los cultivos irrigados con agua reciclada no están contaminados con patógenos. Entonces California aprobó el plan, el cual requería una actualización de la planta local de tratamiento de aguas residuales. Se construyeron 60 km (40 millas) de tuberías para suministrar agua a 75 usuarios a través del sistema, el cual tenía la capacidad de surtir 24 000 millones de litros (19 500 acres-pies) de agua al año, e irrigar 4 900 hectáreas (12 000 acres) de tierra de cultivo costera. Tales sistemas se están volviendo una solución común para combatir el problema del deterioro y mengua de suministros de agua subterránea en California y quizás en todo el mundo.

Uso industrial del agua El uso industrial del agua representa cerca de la mitad del total de las extracciones de agua en Estados Unidos, cerca de 70% en Canadá y alrededor de 23% a nivel mundial. Dado que la mayoría de los procesos industriales implican intercambios de calor, 90% del agua utilizada por la industria es para el enfriamiento y se regresa a la fuente, de manera que en realidad sólo es consumida una pequeña cantidad. El uso industrial representa menos de 20% del agua consumida en Estados Unidos. Por ejemplo, las plantas de generación de energía eléctrica utilizan agua para enfriar el vapor y cambiarlo a agua. Muchas industrias, en especial las plantas de energía, podrían usar agua salada para propósitos de

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a)

b)

Figura 16.9 Tipos de irrigación.

Muchas áreas áridas requieren de la irrigación para ser cultivadas de manera económica. a) La irrigación de superficie o de inundación utiliza canales de irrigación y zanjas para llevar el agua a los cultivos. La tierra se escalona de forma que el agua fluye de la fuente a los campos. El agua se extrae mediante el sifón de un canal a la zanjas entre las hileras de cultivo. b) La irrigación por aspersión utiliza una bomba para rociar agua en el aire por encima de las plantas. En la fotografía se observa un ejemplo de irrigación de aspersión de pivote central, en el cual una gran tubería sobre ruedas gira lentamente alrededor de un punto central. c) La irrigación por goteo conserva el agua llevándola directamente a las raíces de la planta, pero requiere una extensa red de tuberías.

c)

enfriado; pero, sólo 30% del agua refrigerante que es utilizada por las plantas de energía es agua salada. Si el agua calentada en un proceso industrial es desechada directamente en una corriente de agua, cambia en gran medida su temperatura; además, afecta el ecosistema acuático al incrementar el metabolismo de los organismos y reducir la capacidad del agua de mantener el oxígeno disuelto. La industria también utiliza agua para disipar y transportar materiales de desecho. De hecho, muchas corrientes son sobreexplotadas debido a este propósito, en especial en los centros urbanos. El uso de las corrientes de agua para la dispersión de desechos degrada la calidad del agua, reduce su utilidad para otros fines, y daña directamente a los peces y otras especies de vida silvestre. Esto ocurre con mayor razón si los desechos son tóxicos. A lo largo de la historia, el calor y los desechos industriales han sido las principales causas de contaminación. Por ello, las naciones más industrializadas han aprobado leyes

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que restringen de manera severa las descargas industriales de desechos o de agua caliente a las corrientes de agua. En Estados Unidos, la función del gobierno para mantener la calidad del agua comenzó en 1972, con la aprobación de la Ley federal de control de contaminación del agua (PL 92-500). Esta ley proporcionó fondos federales y asistencia técnica para fortalecer los programas locales, estatales e interestatales de calidad del agua. La ley (y enmiendas subsiguientes en 1977, 1981, 1987 y 1993) se denomina comúnmente “Ley de agua limpia”. La Ley de agua limpia es una muestra de legislación integral y técnicamente rigurosa, que busca proteger a las aguas Estados Unidos de la contaminación. Es decir, regula específicamente las descargas contaminantes en aguas navegables mediante la implementación de dos conceptos: el establecimiento de estándares de calidad para el agua superficial y la limitación de descargas efluentes a cuerpos de agua. Los objetivos del plan de acción de la Ley de agua limpia son

restaurar o mantener la “integridad química, física y biológica de las aguas de la nación”. La observancia de esta ley ha sido extremadamente efectiva para promover la calidad del agua superficial. Sin embargo, como muchos países en el mundo desarrollado han hecho poco para controlar la contaminación industrial, la calidad del agua se está reduciendo de manera significativa por el uso irreflexivo. (Ver Perspectiva global: Comparación del uso del agua y la contaminación en países industrializados y en vías de desarrollo, p. 363.)

Uso del agua en corriente El uso del agua en corriente no elimina el vital líquido, pero hace uso de sus canales y cuencas. Por lo tanto, todos los usos en corriente son no consuntivos. Los usos más importantes en corrientes de agua son para la energía hidroeléctrica, recreación y navegación. A pesar de que los usos en corriente no acaban con el agua, por lo general requieren

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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El plan de agua de California El manejo del agua dulce muchas veces es un tema controvertido, ya que implica aspectos sociales, ecológicos y económicos. Un buen ejemplo es el Plan de agua de California. A principios de la década de 1900, se evidenció que el crecimiento de Los Ángeles, que para entonces era un pequeño pueblo costero, sería fomentado por la irrigación de los terrenos circundantes. Entonces, se buscó una fuente de agua en el valle Owens, cerca de Bishop, 400 km al norte de esta ciudad (250 millas). El acueducto de Los Ángeles, que conecta estas dos áreas, fue terminado en 1913. Después del proyecto del Valle de Owens, California desarrolló, en 1957, un programa de agua a nivel estatal conocido como el Plan de agua de California. En años recientes, este plan ha sido refinado y modificado aún más. Su funcionamiento es necesario debido a que la mayoría de la población del estado y la tierra irrigada se encuentran en las regiones centrales y sureñas, pero la mayoría del agua se localiza en el norte. El plan detalla la construcción de acueductos, canales, presas, depósitos y estaciones de energía para transportar el agua del norte hacia el sur. Además de suministrar agua a las regiones del sur, los acueductos proporcionan irrigación para el Valle de San Joaquín. Con el tiempo, los nuevos territorios que estarán disponibles para la agricultura ascenderán a casi 400 000 hectáreas (un millón de acres). El plan de agua de California ha sido uno de los programas más controvertidos en la historia de California. Su adopción instigó la división feudal entre el norte húmedo y el sur seco. California del sur fue acusada de tratar de robar el agua del norte, pero gracias a que la cuantiosa población en la parte sur del estado votó a favor, el plan fue adoptado. Los ambientalistas siguen argumentando que el proyecto ha cicatrizado de manera irreparable

al campo y ha perturbado el balance natural de los estuarios, corrientes, vegetación y vida silvestre. Aseguran que suministrar agua al sur de California promueve el crecimiento poblacional, lo cual produce la urbanización y el desarrollo de terreno ulteriores. Muchos cuestionamientos y controversias se centran en saber si en realidad el agua es necesaria. Alrededor de 90% del agua usada en el sur de California está destinada a la irrigación; por lo tanto, es evidente que existe agua abundante para uso doméstico e industrial. Algunos pocos plantíos cultivados en el Valle de San Joaquín representan un gran porcentaje del agua de riego. El más notable es el arroz, el cual no es un cultivo nativo y demanda irrigación intensiva. El costo es sostenido por todas las personas que pagan impuestos, la mayoría de las cuales son urbanas. En la actualidad, California es una de las áreas agrícolas productivas más importantes de la nación. La distribución de los recursos del agua es un asunto tanto económico como tecnológico. El proyecto de agua de California ha sido criticado por utilizar fondos públicos para incrementar el valor de tierras cultivo privadas. Además, los avances tecnológicos en las plantas de desalinización aportan una nueva dimensión (no prevista cuando el plan se diseñó) al problema de los recursos acuíferos. A pesar de que están planeados más acueductos, canales y plantas de bombeo, su realización es incierta. El sur de California ha presentado una emergencia de sequía durante varios años. Las tasas de agua se han incrementado, ciertos usos municipales han sido restringidos y la irrigación ha sido reducida. La población cada vez mayor crea una demanda de agua que está haciendo que la gente reconozca que necesitará elegir entre utilizar agua para propósitos municipales o para irrigación. No existe suficiente agua para ambos usos.

Oregon

Lago Shasta

California del Norte < 1/3 de la población del estado > 2/3 de las reservas de agua del estado

Lago Oroville Río Sacramento

Río Feather Lago Tahoe

Sacramento

Acueducto de la Bahía norte San Francisco

Acueducto de California

Acueducto de la Bahía sur

Acueducto de Los Ángeles Reservorio de San Luis

Valle San Joaquín

Nevada

Ramificación costera Lago Silverwood

Montañas Tehachapi Santa Bárbara

Lago Perris

California del Sur > 2/3 de la población del estado < 1/3 de la reserva de agua del estado Acueducto del río Colorado

Lago Castalc Los Ángeles Río Colorado Mar Salton

Arizona

San Diego

Un sistema de acueductos (líneas negras del mapa) lleva agua de las regiones del norte de California a las regiones más secas del sur, la cuales tienen una mayor población.

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

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a)

b)

Figura 16.10 Las presas interrumpen el flujo de agua.

El flujo de agua en los ríos más grandes es controlado por las presas. La mayoría de estas presas produce electricidad. Además, impiden las inundaciones y proporcionan áreas recreativas. a) Sin embargo, las presas grandes destruyen el sistema natural del río, mientras que las pequeñas b) no siempre tienen un impacto importante.

modificar la dirección, el tiempo o el volumen del flujo, es decir, afectan de manera negativa el curso del agua. Por otro lado, las plantas de energía hidroeléctrica son una fuente muy importante en la producción de electricidad. En la actualidad, las plantas de energía hidroeléctrica producen cerca de 13% de toda la electricidad generada en Estados Unidos. (Ver figura 16.10.) No consumen agua y no le agregan productos de desecho. Sin embargo, las presas que se necesitan para estas plantas tienen desventajas definidas, como el alto costo de construcción y la destrucción del hábitat natural en las corrientes y tierras circundantes. Además, la repentina descarga del agua confinada en una presa puede alterar seriamente el ambiente en corrientes descendentes. Cuando la descarga proviene de la parte superior del estanque, la temperatura de las corrientes rápidamente se incrementa. La descarga del agua más fría hacia la parte inferior del estanque provoca una repentina disminución de la temperatura de la corriente del agua. Cualquiera de estos cambios es dañino para la vida acuática. Si se permite que el agua fluya con libertad, los sedimentos acumulados en el canal del río serán transportados corriente abajo durante las épocas de aguas altas. Esto mantiene el canal del río y transporta nutrientes a la desembocadura. Pero si se construye una presa, los

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sedimentos depositados junto a ella, eventualmente llenarán el depósito. Muchas otras presas fueron construidas para controlar las inundaciones de agua. Si bien, las presas reducen las inundaciones, no las eliminan. De hecho, la construcción de una presa muchas veces alienta a la gente a desarrollar bordes ribereños. Como resultado, cuando se presentan las inundaciones, la pérdida de propiedades y vidas puede ser mayor. Debido a que las presas crean lagos que tienen una gran área superficial, la evaporación se incrementa. En regiones áridas, la cantidad de agua perdida puede ser importante. Esto es aún más evidente en los climas calientes. Además, muchas veces el flujo por debajo de la presas es intermitente, lo cual altera el contenido de oxígeno del agua, que a su vez interrumpe la migración de peces. Las poblaciones de algas y otros pequeños organismos también resultan alteradas. Debido a todos estos impactos, la construcción de presas requiere una cuidadosa planeación; también se debe notar que el impacto ecológico de las presas varía de manera considerable según el tamaño de éstas. Las presas de gran tamaño tienen un impacto significativamente más grande que las presas pequeñas. La construcción de las presas muchas veces crea nuevas oportunidades recreativas, ya que los estanques proporcionan sitios para

el canotaje, acampado y recreación relacionada. (Ver figura 16.11.) Sin embargo, estas diversiones son a expensas de la corriente de un río que antes fluía en libertad. Algunos fines recreativos, como la pesca de río, se pierden. El deporte de vela, la pesca, la natación, el esquí acuático y el acampamiento, requieren una buena calidad del agua. El agua que se utiliza en sus ambientes naturales para la recreación, muchas veces no es afectada físicamente. A pesar de ello, es necesario planear un uso recreativo, debido a que cuando éste es excesivo o desconsiderado puede degradar la calidad del agua. Por ejemplo, las olas generadas por las lanchas de motor aceleran la erosión de la línea costera y provocan sedimentación. Cuando grandes cantidades de lanchas de motor navegan sobre el agua, contribuyen de manera importante a su contaminación porque su tubo de escape desecha hidrocarburos sin quemar. Por ello, los nuevos botes de motor están diseñados para producir menos contaminantes. La mayor parte de los ríos más importantes y de los grandes lagos se utilizan para la navegación. En la actualidad, Norteamérica tiene más de 40 000 km (25 000 millas) de vías fluviales comercialmente navegables, las cuales deben tener una profundidad suficiente para asegurar el paso de barcos y lanchas. Los canales, presas y diques se utilizan para asegurar que las profundidades sean las

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:36:34 PM

Comparación del uso del agua y la contaminación en países industrializados y en vías de desarrollo Existen grandes diferencias en la forma en que el agua se utiliza en las áreas industrializadas del mundo en comparación con las regiones en vías de desarrollo. En el mundo industrializado hay dinero suficiente para mantener la tecnología que proporcione suministros de agua seguros, domésticos y poco costosos, así como los medios para tratar las aguas residuales. Sin embargo, hasta los países industrializados tienen dificultades con las fuentes no puntuales de contaminación, como los escurrimientos de fertilizantes, y deben enfrentar el daño causado por las prácticas del pasado. La siguiente tabla resume las diferencias generales en el uso del agua y el control de la contaminación en las regiones industrializadas y en las que están en vías de desarrollo. Niños recogen basura para reciclar en la bahía de Manila, Filipinas, en enero de 2000.

Uso del agua Característica

Países industrializados

Países en vías de desarrollo

Uso doméstico del agua per cápita

1. Uso pesado per cápita. 2. Uso más elevado en Australia, Nueva Zelanda, Estados Unidos y Canadá. 3. El uso está estabilizándose.

1. Uso pequeño per cápita. 2. El uso del agua aumenta al incrementarse los estándares de vida.

Dónde se utiliza la agua

1. Total de irrigación y de industria cerca de 85%. 2. El uso doméstico es de aproximadamente 15%.

1. La irrigación es de más de 80% y en particular es alta en Asia y en África. 2. Los usos industriales y domésticos son cada uno de menos de 10%.

Acceso al agua potable segura y al tratamiento de aguas residuales

1. El agua potable segura por lo general está disponible. 2. El tratamiento de aguas residuales por lo general está disponible. 3. Sólo se espera un pequeño incremento en la población

1. Grandes cantidades de personas que carecen de agua potable segura. 2. Por lo general, el tratamiento efectivo de aguas residuales no está disponible 3. La población está creciendo rápidamente, lo cual genera una mayor necesidad de agua potable segura y tratamiento de aguas residuales

Control de la contaminación Tratamiento de aguas residuales domésticas

1. La mayoría de los países tratan los desperdicios domésticos. 2. Los países europeos orientales y centrales carecen de tratamientos efectivos para las aguas residuales.

1. Casi todas las aguas residuales se descargan sin tratamiento efectivo.

Desperdicios industriales

1. Las descargas industriales están estrictamente reguladas en la mayoría de los países. 2. Algunas descargas accidentales. 3. Las descargas en los sitios industriales sin usar representan un problema. 4. La contaminación industrial del aire ha ocasionado acidificación de los lagos en algunas partes de Norteamérica y Europa. 5. Europa oriental y central tienen serios problemas de desperdicios industriales provenientes de su industria, que históricamente no ha sido regulada. Los mares Negro y Báltico están severamente contaminados.

1. En gran parte sin tratar. 2. Regulaciones mínimas para los desechos industriales. 3. La acidificación en lagos se está volviendo importante en China y en África tropical.

Escurrimientos en el uso de suelo

1. Los fertilizantes y pesticidas son un problema continuo. 2. Se emplean prácticas de conservación del suelo, pero los escurrimientos agrícolas siguen representando un problema importante. 3. Los escurrimientos de las áreas urbanas ocasionan que algunas partículas, petróleo y otros químicos ingresen al agua.

1. El uso masivo de fertilizantes y pesticidas produce serios problemas en la calidad del agua. 2. La deforestación y las prácticas agrícolas deficientes causan la erosión del suelo y la degradación de la calidad del agua. 3. Los escurrimientos de las áreas urbanas ocasiona serios problemas de contaminación; es decir, basura, desperdicios humanos, desechos animales y desechos químicos.

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

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Figura 16.11

Oportunidades recreativas creadas por las presas. Cada año, más de 9 millones de personas disfrutan de acampar y del canotaje en el Lago Mead, el lago más grande hecho por el hombre en Estados Unidos. Su línea marginal de 550 millas fue creada cuando la presa Hoover fue terminada en el río Colorado en 1935 para suministrar agua y energía a varios estados occidentales.

adecuadas. Muchas veces son necesarias excavaciones para mantener la profundidad apropiada del canal. A veces, la excavación puede suspender los sedimentos contaminados. Otro problema es determinar dónde depositar los sedimentos contaminados cuando son desprendidos del fondo. Además, el flujo dentro del sistema hidrológico es transformado, lo cual, a su vez, afecta la capacidad del agua para otros usos. Las áreas urbanas más grandes dependen del agua para transportar recursos. En años recientes, el sistema de vías fluviales de Estados Unidos ha transportado casi 10% de bienes como granos, carbón, minerales y petróleo. En Norteamérica, los gastos para mejorar el sistema de vías fluviales interiores han ascendido a miles de millones de dólares. En el pasado, casi cualquier proyecto de navegación era rápidamente aprobado y fi-

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nanciado, sin importar su impacto en otros usos. Pero hoy en día, tales decisiones se toman hasta que son analizadas las consecuencias ecológicas.

Tipos y fuentes de contaminación del agua La contaminación del agua se presenta cuando algo ingresa a ésta y cambia el ecosistema natural, o interfiere con el uso que los diferentes segmentos de la población dan al agua. En una sociedad industrializada tal vez sea imposible mantener completamente sin contaminar el agua y todos los drenajes, corrientes, ríos y lagos. (Ver tabla 16.1.) No obstante, es posi-

ble evaluar el estado de un cuerpo de agua y realizar los diferentes pasos para preservar y mejorar su calidad mediante la eliminación de las fuentes de contaminación. Algunos contaminantes afectan de manera seria la calidad y los posibles usos del agua. En general, los contaminantes del agua se dividen en varias categorías amplias. Los compuestos químicos tóxicos o ácidos son capaces de matar a los organismos y hacer que el agua no se adecue a los usos humanos. Ciertos compuestos son persistentes, se pueden bioacumular en el organismo individual o biomagnificar en las cadenas alimenticias. Además, la materia orgánica disuelta es un problema importante de contaminación del agua debido a que se descompone en ella. Cuando los microorganismos están presentes de manera natural en el agua alteran la materia orgánica y, al hacerlo, consumen el oxígeno que está disuelto en el agua. Si se consume demasiado oxígeno disuelto en el agua, los organismos acuáticos mueren. La cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos para descomponer cierta cantidad de materia orgánica es denominada demanda bioquímica de oxígeno (DBO). (Ver figura 16.12.) La medición de DBO de un cuerpo de agua es una forma de establecer qué tan contaminado está. Cuando se agrega demasiada materia orgánica al agua, todo el oxígeno disponible será utilizado. Entonces, las bacterias anaeróbicas (las que no requieren oxígeno) comenzarán a descomponer los desperdicios. La respiración anaeróbica produce químicos de olor fétido y gusto desagradable y, por lo general, interfieren con el bienestar humano. Un problema muy importante en todo el mundo son los organismos causantes de enfermedades. Las aguas sin tratar con desperdicios humanos o de animales domésticos o que son tratadas de manera inadecuada representan las fuentes más frecuentes de desarrollo de microorganismos. En el mundo desarrollado, el tratamiento de aguas residuales y las plantas de tratamiento de agua potable reducen de manera sustancial este problema de salud pública. Algunos nutrientes también son un problema de contaminación. Por ejemplo, los nutrientes adicionales en forma de compuestos nitrogenados y fosforados provenientes de desechos animales, detergentes, aguas residuales y fertilizantes incrementan la tasa de crecimiento de las plantas acuáticas y algas. Sin embargo, los fosfatos y los nitratos por lo general están presentes en cantidades muy limitadas en el agua dulce sin contaminar y, por lo tanto, son un factor limitante en el crecimiento de plan-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:36:40 PM

Tabla 16.1

Fuentes e impactos de contaminantes seleccionados

Contaminante

Fuente

Efectos sobre los humanos

Ácidos

Deposición atmosférica; drenaje de mina; descomposición de materia orgánica

Disponibilidad reducida de peces y mariscos. Metales pesados en mayor cantidad en el pescado

Cloruros

Organismos causantes de enfermedades

Temperaturas elevadas

Metales pesados

Enriquecimiento de nutrientes

Moléculas orgánicas

Sedimentos

Químicos tóxicos

Efectos sobre el ecosistema acuático

Muerte de organismos acuáticos sensibles; incremento en la liberación de restos de metales de los suelos, roca y superficies de metal como las tuberías de agua Escurrimiento de caminos provenientes de la Disponibilidad reducida de suministros de En altos niveles, hay tóxicos para los organisremoción de hielo o nieve; escurrimiento de agua potable; disponibilidad reducida de ma- mos de agua dulce irrigación; salmuera producida por la extrac- riscos ción de petróleo; explotación Desechos de aguas residuales tratadas parCostos crecientes del tratamiento de aguas; Supervivencia y reproducción reducida de los cialmente o sin tratar; escurrimiento de muerte y enfermedad; disponibilidad reduorganismos acuáticos debido a enfermedades desperdicios animales provenientes de cocida y contaminación de peces, mariscos y mederos especies asociadas Calor atrapado en las ciudades que es transfe- Disponibilidad reducida del pescado Eliminación de especies de agua fría de peces rido al agua; cuencas acuíferas; calentamieny mariscos; menos oxígeno; animales dañatos solares de los estanques; descargas de dos por el calor y susceptibles a enfermedaagua caliente de las plantas de energía y de des; comportamiento inapropiado de desove las instalaciones industriales Deposición atmosférica; escurrimientos de Costos crecientes del tratamiento de agua; en- Población más baja de peces debido a la facaminos; descargas de plantas de tratamiento fermedad y muerte; disponibilidad y salud re- llida reproducción; muerte de invertebrados de aguas residuales y de fuentes industriales; ducida de peces y mariscos; biomagnificación que provoca una caza reducida de peces; biocreación de estanques; drenaje de mina ácida Costos incrementados del tratamiento de magnificación Escurrimiento de campos agrícolas, pastuaguas; disponibilidad reducida del pescado, Se presentan florecimientos de algas; muerte ras y comederos de ganado; paisaje de áreas mariscos y especies asociadas; color y olor de las algas producto de los bajos niveles relacionados con el crecimiento de áreas; de- oxígeno disuelto y diversidad, así como creurbanas; tiraderos de aguas industriales sin tratar y tratadas, y descargas industriales; de- terioro de áreas recreativas cimiento reducido de grandes plantas. Divertergentes con fosfato sidad reducida de animales; muerte de peces Incremento en los costos del tratamiento de Escurrimiento de campos agrícolas y pastu- aguas; disponibilidad reducida de peces, ma- Oxígeno disuelto reducido; muerte de peces; ras; paisaje de áreas urbanas; descargas de fá- riscos y especies asociadas; olores cantidad y diversidad de vida acuática reducidas bricas químicas y otros procesos industriales; aguas residuales combinadas Incremento en los costos del tratamiento de agua; disponibilidad reducida de precios, ma- Cobertura de los sitios de desove de los peEscurrimiento de tierra agrícola y comederiscos y especies asociadas; abarrotamiento ros de ganado; laderas taladas; bancos de ces; número reducidos de especies de incorriente de degradados; construcción de ca- del lagos, corrientes y en depósitos artificia- sectos; crecimiento de plantas y diversidad les y puertos, lo cual requiere excavaciones minos y otros usos indebidos de suelo reducida; reducción de presas por predadores; Incremento en los costos del tratamiento del atascamiento de agallas y filtros Escrrimiento urbano y agrícola; descargas indus- agua; aumento en los riesgos de ciertos cán- Supervivencia y crecimiento reducido de petriales y municipales; lixiviado de rellenos sa- ceres; disponibilidad y salud reducidas en ces jóvenes y de los huevecillos; enfermedapescados y mariscos nitarios y minas; depósitos atmosféricos des en peces; muerte de carnívoros debido a la biomagnificación en la cadena alimenticia

Fuente: Datos, en parte, del Instituto de Recursos Mundiales 1994-1995.

tas acuáticas y algas. (Un factor limitante es un material necesario que se encuentra en pocas cantidades, en consecuencia, un organismo no puede alcanzar su completo potencial de crecimiento. (Ver capítulo 5.) De esta manera, cuando los fosfatos o nitratos se agregan al agua superficial, actúan como fertilizantes y promueven el crecimiento de las poblaciones de algas indeseables. El excesivo crecimiento de las algas y las plantas acuáticas debido a la adición de nutrientes se denomina eutroficación. Las algas y las plantas acuáticas más grandes pueden interferir con el uso del agua al ensuciar los propulsores de los botes, tapar las tuberías de toma de agua, cambiar el sabor y el olor del agua, y provocar la acumulación de materia orgánica en el fondo. Cuando esta materia orgánica se descompone, los niveles de

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

oxígeno disuelto disminuyen, por lo tanto los peces y otras especies acuáticas mueren. Las partículas físicas también afectan de manera adversa la calidad del agua, ya que alteran la claridad del agua, y además pueden cubrir los sitios de desove, actuar como abrasivos que lastimen a los organismos y transportar material tóxico. En teoría, deberíamos pensar en eliminar toda la contaminación, pero cualquier uso humano va a tener al menos algún impacto negativo mínimo. Hasta las actividades como la natación y el canotaje agregan partículas y químicos al agua. De manera que, la determinación de la calidad aceptable del agua también implica consideraciones económicas. La eliminación de las últimas pocas partes por millón de algunos materiales del agua quizá no

mejoren de manera significativa su calidad y no sea económicamente justificable. Con mayor razón cuando se trata de materia orgánica, la cual es biodegradable. No obstante, los desechos y toxinas radioactivas que pueden estar acumuladas en el tejido viviente son una cuestión diferente. Muchas veces están justificados los intentos serios para eliminar este tipo de materiales debido al daño potencial que representan para los humanos y otros organismos. Las fuentes de contaminación están clasificadas como fuentes puntuales y fuentes no puntuales. Cuando una fuente de contaminación se puede identificar fácilmente debido a que tiene una fuente y un lugar definidos cuando ingresa al agua, se dice que proviene de una fuente puntual. Las tuberías municipales e industriales de descarga son buenos ejemplos de fuen-

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1/24/06 3:36:44 PM

currimientos ácidos de las minas, los alimentos contaminados, la presencia de compuestos químicos tóxicos en los peces y la restauración de los humedales degradados.

DBO bajo (poca materia orgánica a ser degradada)

Contaminación de aguas municipales 8 ppm O2

DBO alto, zona de mezcla (gran cantidad de aguas residuales) 0 ppm O2 Zona de disolución y recuperación (varios kilómetros)

2 ppm

3 ppm

4 ppm 5 ppm

6 ppm

Figura 16.12 Efecto de desechos orgánicos en el oxígeno disuelto.

Las aguas residuales contienen una concentración alta de materia orgánica. Cuando ésta es degradada por los organismos, el oxígeno es eliminado del agua. Esto se llama demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Existe una relación inversa entre la cantidad de materia orgánica y oxígeno disuelto en el agua. Cuanto mayor sea el DBO, más difícil será para los animales acuáticos sobrevivir y menos deseable será el agua para uso humano. Cuanto mayor contaminación orgánica, mayor DBO.

tes puntuales. Los contaminantes difusos, como los que provienen de la tierra agrícola y de las superficies urbanas pavimentadas, de la lluvia ácida y los escurrimientos, se dice que provienen de fuentes no puntuales y son mucho más difíciles de identificar y controlar. Los intentos iniciales para controlar la contaminación del agua estaban enfocados en las fuentes puntuales de contaminación, dado que éstas eran fácilmente identificables; además, la presión económica y publicidad adversa se podían imputar a las compañías que continuaban contaminando desde estas fuentes. En Norteamérica, la mayoría de las fuentes puntuales de contaminación de agua han sido identificadas y están reguladas. En Estados Unidos, la Agencia de protección ambiental (EPA) es responsable de identificar las fuentes puntuales de contamina-

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ción, negociar los niveles permisibles de contaminación autorizados para cada fuente, y hacer cumplir los términos de los permisos. Por otro lado, las fuentes difusas de contaminación del agua también se han analizado, pero su manejo es mucho más difícil debido a que es necesaria la regulación de muchas acciones humanas individuales y pequeñas. En 1998, el presidente Bill Clinton anunció la formulación del Plan de acción de agua limpia. Este plan requiere la cooperación de varios niveles de gobierno y se enfoca en las cuencas acuíferas y en fuentes difusas de contaminación, en particular los escurrimientos de las áreas urbanas y de tierras agrícolas. Además, se han desarrollado planes para trabajar en varias cuestiones de largo plazo relacionadas con la calidad del agua, como es-

Los municipios están enfrentando un problema de doble filo, por un lado para abastecer de agua potable adecuada, y por otro para eliminar los desperdicios. Éstos consisten en escurrimientos del agua de tormenta, desechos de la industria, así como desperdicios de los hogares y establecimientos comerciales. Los desperdicios de los hogares consisten principalmente en materia orgánica proveniente de la basura, la preparación de comidas, el lavado de ropa y trastes y los desperdicios humanos. Estos últimos en su mayor parte son materia de comida sin digerir y una concentrada población de bacterias, como la Escherichia coli y el Streptococcus faecalis. En particular, estas bacterias normalmente crecen en el intestino largo (colon) de los humanos y están presentes en cantidades altas en las heces fecales de los humanos; por lo tanto, se denominan bacterias coliformes fecales. Estas bacterias también están presentes en las excreciones de otros animales de sangre caliente, como las aves y los mamíferos. Los niveles bajos de esta bacteria en el agua no representan daño alguno para las personas sanas. Sin embargo, debido a que se pueden identificar fácilmente, su presencia en el agua se utiliza para indicar la cantidad de contaminación por desperdicios fecales de los humanos y de otros animales de sangre caliente. La cantidad de este tipo de bacteria presente en el agua está directamente relacionada con la cantidad de desechos fecales que ingresan al agua. Cuando los desechos humanos se depositan en los sistemas acuíferos, pueden estar presentes algunas bacterias potencialmente dañinas para los humanos, pero en cantidades tan mínimas que no son detectables mediante muestreo. Sin embargo, aun en pequeñas cantidades, estas bacterias dañinas pueden causar enfermedades epidémicas. Se estima que 1.5 millones de personas en Estados Unidos se han enfermado cada año de infecciones ocasionadas por la contaminación fecal. En 1993, por ejemplo, un protozoario patógeno denominado Cryptosporidium fue identificado en el sistema acuífero público de Milwaukee, Wisconsin. Esto produjo más de 400 000 personas enfermas y al menos 100 muertes. Los costos totales de la enfermedad ascendieron a miles de millones de dólares al año tan sólo en Estados Unidos. Cuanto mayor sea la cantidad de desechos

PARTE CUATRO

Administración de recursos

1/24/06 3:36:45 PM

Limpieza del sagrado río Ganges Cada día, millones de hindúes utilizan el río Ganges. Ahí, ellos beben agua y se bañan en lo que consideran aguas sagradas, mientras los cuerpos parcialmente cremados flotan delante de ellos y los drenajes cercanos emiten millones de litros de aguas residuales sin tratar. El agua limpia es uno de los recursos más escasos en la India, pero, como ocurre en muchas naciones en vías de desarrollo, en la mayoría de las ciudades y pueblos no se cuenta con el dinero ni la tecnología necesaria para tratar de manera apropiada las aguas residuales. Con la expectativa de que la población del país de un poco más de mil millones de personas se duplicará en 39 años, a los gobernantes les preocupa que las personas no tengan elección y continúen arrojando desechos sin tratar a las vías fluviales locales, lo cual contribuye a las epidemias de diarrea u otras enfermedades que matan a miles de personas cada año. La limpieza del Ganges es especialmente difícil debido a que la fe en la incorruptible pureza del río ha generado la complacencia y ambivalencia acerca de su contaminación entre la mayoría de las 300 millones de personas que viven en la cuenca de este río. Más de 1 600 millones de litros (425 millones de galones) de aguas residuales municipales sin tratar, desechos industriales, escurrimientos agrícolas y otros contaminantes son descargados diariamente al río. Al mismo tiempo, los gobernantes estiman que más de un millón de personas al día se bañan o toman una “inmersión santa” en el Ganges, y otros miles beben directo de él.

Además, la creencia hindú en la cremación también ha ocasionado varios problemas ambientales y ha tenido un impacto sobre el Ganges. Una cremación implica más de 50 libras de madera, lo cual cuesta dos semanas de salario del indio común. Por lo tanto, no sólo las cremaciones de madera están ayudando a devorar los bosques de la India, sino que debido a los altos costos de este recurso, muchos cuerpos no son incinerados por completo. Al final, estos cadáveres parcialmente cremados son desechados en el río Ganges. Una solución al problema de los cuerpos tirados en el río ha sido la introducción de 25 000 tortugas mordedoras, que fueron criadas para devorar los cuerpos. Si bien esta solución parece extrema, no hay otra más aceptable en el largo plazo. En 1992, como parte del Plan de acción del Ganges, se construyó un crematorio eléctrico en la ciudad de Varanasi, el cual cobra menos de dos dólares por cuerpo y hace el minucioso trabajo de convertir los cadáveres en ceniza. Sin embargo, existe el problema de que muchos hindúes sigan utilizando el ritual tradicional de una cremación con madera en lugar de la cremación eléctrica que es menos costosa y más eficiente. A pesar de que este escenario puede parecer poco usual para los norteamericanos, es importante tener en mente de qué manera la cultura y la religión afectan nuestro entorno ambiental. Para muchos indios, las prácticas culturales y religiosas de los norteamericanos son igualmente desconcertantes.

Afganistán China Pakistán

Nueva Delhi

Río Ganges

Bután Nepal

Allahabad • • Varanasi Birmania

India

Bangladesh Mar Arábigo

Bahía de Bengala

Océano Índico

El río Ganges fluye a través de la región noreste de la India.

depositados en el agua, más probabilidad habrá de que existan poblaciones de bacterias causantes de enfermedades. Por lo tanto, la presencia de la bacteria coliforme fecal es usada como un indicador de que otros organismos más dañinos también pueden estar presentes. El agua residual de la limpieza de los trastes y de la ropa contiene un poco de mate-

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Administración del agua

La gente bebe agua y se baña en el río Ganges a pesar de que contiene grandes cantidades de contaminantes.

rial orgánico junto con el jabón y los detergentes, que ayudan a separar a los contaminantes de los trastes o ropa. Los jabones y detergentes son útiles debido a que una parte de la molécula se disuelve en la suciedad o la grasa y la otra parte en el agua. Cuando el jabón o las moléculas detergentes se enjuagan con agua, la suciedad o la grasa se va con ella.

En una época, muchos detergentes contenían fosfatos como parte de su estructura química, lo cual contribuyó a la eutroficación. Sin embargo, debido a los efectos ambientales de los fosfatos sobre los ambientes acuáticos, desde 1994 la mayoría de las principales fábricas de detergentes en Norteamérica y otros países desarrollados han eliminado los fosfatos de

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la mayoría de sus productos. Hoy en día, la mayor parte de los fosfatos que ingresan al agua en Norteamérica provienen de los desechos humanos, de los escurrimientos de los campos agrícolas y de las operaciones ganaderas. Un estudio realizado en el año 2000 por el Programa hidrológico de sustancias tóxicas de la Encuesta geológica estadounidense (USGS, por sus siglas en inglés) reveló que una amplia gama de compuestos químicos encontrados en las aguas residuales agrícolas, industriales y residenciales provenían de áreas de urbanización intensa, así como de la producción animal. Los compuestos incluían medicamentos humanos y veterinarios (como los antibióticos), hormonas naturales y sintéticas, detergentes metabólicos, plastificantes, insecticidas y extinguidores de incendios. Además, el informe reveló que de la cafeína, los compuestos detectados con mayor frecuencia eran el colesterol y el coprostanol, un subproducto del DEET que es un repelente de insecticidas común. Los compuestos encontrados en el agua se vendían en los estantes del supermercado y están presentes casi en todos los medicamentos de gabinete, así como en granjas y talleres. A pesar de que se enjuagan o cada día se descargan en el drenaje, no desaparecen. En un estudio de 139 corrientes a través de Estados Unidos, la USGS encontró que uno o más de estos compuestos químicos están presentes en 80% de las muestras de corrientes acuíferas. La mitad de ellas contenían siete o más de estos compuestos, y casi un tercio incluían 10 o más. Esta fue la primera evaluación a escala nacional de las corrientes, para estos contaminantes orgánicos provenientes de las aguas residuales. Los compuestos químicos identificados escapan en gran medida a la regulación y el sistema de tratamiento municipal de aguas residuales no los elimina. En este punto, los efectos de largo plazo de la exposición a estos compuestos no son claros; por ello, se anticipa la necesidad de un estudio más a fondo.

Contaminación agrícola del agua Las actividades agrícolas son la principal causa de los problemas de contaminación del agua. El uso excesivo de fertilizantes provoca la eutroficación en muchos hábitats acuáticos, debido a que la precipitación transporta nutrientes disueltos (compuestos de nitrógeno y fósforo) hacia corrientes y lagos. Además de que el agua subterránea se puede contaminar con fertilizantes y pesticidas. La exposición de la tierra a la erosión provoca grandes cantidades de sedimento que es agregado a la co-

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rriente de agua. En tanto, los escurrimientos de los comederos de animales transporta nutrientes, materia orgánica y bacterias. El agua que se utiliza para enjuagar la tierra irrigada y liberarla del exceso de residuos en el suelo, transporta una carga de sal tan elevada que degrada los cuerpos acuíferos. Además, el uso de compuestos químicos agrícolas produce la contaminación de sedimentos y organismos acuáticos. Pero, uno de los mayores problemas de contaminación del agua es el escurrimiento agrícola proveniente de grandes extensiones de campos abiertos. Ver el capítulo 14 para un análisis general de los métodos de reducción de escurrimientos y la erosión del suelo. Los agricultores pueden reducir los escurrimientos de varias maneras. Una es dejar una zona de tierra con vegetación permanente y sin perturbar, denominada espacio de conservación, cerca de drenajes o bancos de corriente. Esto retarda el escurrimiento superficial debido a que el suelo cubierto con vegetación tiende a detener el movimiento del agua y permite que el sedimento sea depositado en la superficie de la tierra y no en las corrientes. Su implementación puede ser costosa debido a que los agricultores quizá necesiten prescindir de tierra buena y valiosa para el cultivo. Una meta del Plan de acción de agua limpia es establecer 3.2 millones de km (2 millones de millas) de franjas de espacios de conservación. En el año 2001, el plan estaba aproximadamente a medio camino de su meta. Otra forma de retardar los escurrimientos es mantener el suelo cubierto con un cultivo por tanto tiempo como sea posible. El control cuidadoso de la cantidad y el tiempo oportuno de la aplicación del fertilizante también pueden reducir la cantidad de nutrientes perdidos en las corrientes. Esto es lógico desde el punto de vista económico debido a que cualquier fertilizante que se escurra o deslave del suelo no estará al alcance de las plantas de cultivo y originará menos productividad.

Contaminación industrial del agua Las fábricas y los complejos industriales con frecuencia desechan una parte o la totalidad de sus desperdicios en los sistemas de aguas residuales del municipio. Según el tipo de industria implicada, estos desperdicios contienen materia orgánica, productos de petróleo, metales, ácidos, materiales tóxicos, organismos, nutrientes y partículas. La materia orgánica y el petróleo se añaden al DBO del agua, mientras que los metales, ácidos y materiales tóxicos específicos necesitan un tratamiento especial según su naturaleza y concentración.

En estos casos, se requerirá que la industria realice un tratamiento previo del desperdicio antes de enviarlo a la planta municipal de tratamiento de aguas residuales. Si esto no se realiza, las plantas de tratamiento deben ser diseñadas pensando en sus clientes industriales. En la mayoría de los casos, las ciudades prefieren que las industrias se hagan cargo de sus propios desechos. Esto permite que las industrias segreguen y controlen los desechos tóxicos y diseñen instalaciones de aguas residuales que satisfagan sus propias necesidades. Dado que las industrias son fuentes puntuales de contaminación, ha sido relativamente sencillo identificarlas como fuentes de contaminación, se han regulado de manera estricta, y han cumplido las órdenes de limpiar sus emisiones. La mayoría de las compañías, cuando remodelan sus instalaciones, incluyen las plantas de tratamiento de aguas residuales como parte necesaria de un complejo industrial. Sin embargo, algunas instalaciones más antiguas continúan contaminando. Estas compañías descargan ácidos, partículas, agua caliente y gases nocivos al agua. Si bien la contaminación industrial del agua ha sido regulada de manera sustancial en los países desarrollados, en gran parte del mundo en vías de desarrollo éste no es el caso, por lo que muchos lagos, corrientes y cuencas se encuentran severamente contaminados con metales pesados, otros materiales tóxicos, materia orgánica, y desperdicios humanos y animales. Una fuente especial de contaminación industrial del agua es la explotación minera. Por su especial naturaleza, la explotación perturba la superficie de la tierra e incrementa la posibilidad de que el sedimento y otros materiales contaminen las aguas superficiales. La extracción hidráulica se practica en algunos países, e implica la aspersión de laderas con chorros de agua a alta presión para desprender minerales valiosos. Muchas veces, se utilizan químicos para separar los metales valiosos de los minerales, y el desecho de este proceso también se libera en las corrientes. El agua que se drena de las minas de carbón abandonadas o en actividad con frecuencia es muy ácida. También está el caso de la pirita, un mineral que contiene azufre y es asociado con muchos depósitos de carbón. Cuando se expone a las condiciones climáticas, el azufre reacciona con el oxígeno y el agua produciendo ácido sulfúrico. Además, finas partículas de polvo de carbón se encuentran suspendidas en el agua, lo cual la hace menos valiosa química y físicamente como hábitat. Los iones disueltos de hierro, azufre, zinc y cobre también están presentes en el drenaje de minas. El control im-

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Administración de recursos

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plica la contención del drenaje de minas y su tratamiento antes de que se libere al agua superficial. A pesar de que en la década de 1990 se aprobó la legislación federal y se solicitó el relleno y la restauración de la tierra después de que una mina fuera clausurada, aún persisten las cuestiones de falta de responsabilidad y cumplimiento de la ley.

Contaminación térmica Las enmiendas a la Ley federal de control de contaminación de aguas de 1972, ordenó cambios en el tratamiento de aguas de la industria. Así, las compañías ya no están autorizadas para usar agua y regresarla a su fuente en malas condiciones. Uno de los estándares regula la temperatura del agua que se devuelve a su fuente. Sin embargo, la contaminación térmica puede ser un problema porque muchas industrias utilizan el agua para enfriamiento. La contaminación térmica ocurre cuando una industria sustrae agua de una fuente, la utiliza para propósitos de enfriamiento y después la regresa, pero caliente, a su fuente. Las plantas de energía calientan el agua para convertirla en vapor, el cual impulsa las turbinas que generan electricidad. Para que estas turbinas funcionen de manera eficiente, el vapor debe estar condensado en agua después de que abandona las turbinas. Por lo general, esta condensación se logra mediante el agua de un lago, corriente u océano para absorber el calor. Una vez caliente, el agua es descargada. El método más fácil y menos costoso consiste en regresar el agua al medio acuático, pero esto puede crear problemas para los organismos acuáticos. A pesar de que un incremento de temperatura de sólo unos cuantos grados tal vez no parezca significativo, algunos organismos acuáticos son muy sensibles incluso a los cambios mínimos en la temperatura. Por ejemplo, al incrementarse la temperatura, algunos organismos son obligados a desovar, mientras que otros no pueden hacerlo. Tal es el caso de la trucha de lago, que no desova en aguas por encima de 10°C (50°F). Si un lago tiene una temperatura de 8°C (46°F), la trucha del lago se reproducirá, pero un incremento de 3°C (5°F) impedirá el desove y provocará la eventual eliminación de la especie de ese lago. Otro problema asociado con la temperatura elevada del agua es que produce una disminución en la cantidad de oxígeno disuelto en ésta. Los estuarios oceánicos son muy frágiles, por lo que la descarga de agua caliente puede alterar el tipo de plantas presentes. Como resultado, los animales con hábitos alimenticios específicos pueden ser eliminados debido a

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Administración del agua

que el agua caliente soporta diferentes organismos comestibles. La red total de alimentación en el estuario se puede alterar si sólo se incrementa un poco la temperatura. El agua de enfriamiento usada por la industria no tiene que ser desechada en los ecosistemas acuáticos. Hoy en día, en el mundo industrializado, la mayoría del agua de enfriado no se libera de tal manera que los ecosistemas acuáticos se pongan en peligro. Son tres los métodos para descargar el calor que se utilizan con mayor frecuencia. Un método es construir un gran depósito de poca profundidad. El agua caliente es bombeada a un extremo del depósito, y el agua más fría se remueve al otro. Entonces, el calor se disipa del estanque a la atmósfera y al sustrato. Un segundo método consiste en usar una torre de enfriamiento, en la cual el agua caliente se rocía en el aire y se enfría por evaporación. La desventaja de las torres de enfriamiento y de los estanques de poca profundidad es que se pierden grandes cantidades de agua por la evaporación. Además, la liberación de esta agua en el aire también puede producir neblinas localizadas. El tercer método de enfriamiento, la torre seca, no libera agua en la atmósfera. En este método, el agua caliente es bombeada a través de las tuberías, y el calor se libera en el aire. Éste es el mismo principio utilizado en un radiador de automóvil. La construcción y operación de esta torre es la más costosa.

Contaminación marina por derrames petroleros La contaminación marina por petróleo proviene de muchas fuentes. Por ejemplo, algunos accidentes como las detonaciones de las excavaciones petroleras o los percances sufridos por los tanques petroleros. En 1989, el accidente del Exxon Valdez, que encalló en Prince William Sound, Alaska, liberó más de 42 millones de litros (11 millones de galones) de petróleo y afectó alrededor de 1 500 km (930 millas) de la línea costera de Alaska. El evento tuvo un gran efecto sobre las poblaciones de animales y algas del estrecho, y el impacto en la economía nacional fue severo. Un estudio de la Administración nacional atmosférica y oceánica de Estados Unidos estimó que 50% del petróleo se biodegradó en las playas o en el agua; 20% se evaporó; 14% se recuperó; 12% se encuentra en el fondo del mar, la mayor parte en el golfo de Alaska; 3% yace en las líneas costeras; y menos de 1% sigue a la deriva en la columna de agua. En 1992, las poblaciones de nutrias de río, las aves marinas y las águilas calvas, ya habían recuperado las cantidades que tenían antes del derrame. Los impactos para muchas espe-

cies en el largo plazo sobre la reproducción y susceptibilidad a enfermedades siguen estudiándose. Esto refleja la tremenda capacidad de los ecosistemas naturales para responder y recuperarse (dentro de sus posibilidades) de los eventos desastrosos. A pesar de que los accidentes como el del Exxon Valdez son eventos espectaculares, mucho más petróleo se libera como resultado de descargas pequeñas e irregulares de otras fuentes menos visibles. Cerca de dos tercios de toda la contaminación marina por petróleo provocada por los humanos proviene de tres fuentes: 1) escurrimientos de las calles, 2) desecho inadecuado de aceite lubricante de máquinas o cárteres automotrices, y 3) descargas internacionales de petróleo que ocurren durante el manejo de los tanques. Con respecto a esto último, la contaminación ocurre cuando se limpian los tanques o el agua contaminada de los lastres se descarga. Los tanques de petróleo usan agua marina como lastre para estabilizarse después de que han descargado su contenido. Esta agua contaminada de petróleo se descarga de nuevo en el océano cuando el tanque se vuelve a llenar. Además de la contaminación petrolera humana, el petróleo se trasmina naturalmente en el agua de los depósitos subyacentes en muchos lugares. Debido a que se ha incrementado la cantidad de pozos y de tanques petroleros en mar abierto, el potencial de contaminación del petróleo también ha crecido. Por ello, se han probado muchos métodos para controlar este tipo de contaminación. Algunos de los más promisorios son el reciclaje, el reprocesamiento del petróleo de la grasa que se usan en las estaciones de servicio automotriz y en las industrias, así como el cumplimiento de las regulaciones más estrictas en las excavaciones a mar abierto, la refinación y el transporte de petróleo. Además, como resultado de los derrames petroleros de los tanques transportadores, en 1992 se hizo un acuerdo internacional que requiere que todos los nuevos tanques de petróleo se construyan con dos cabinas, una dentro de la otra. La probabilidad de que tales contenedores de doble cabina se rompan y derramen su contenido es mucho menor. En la actualidad, aproximadamente 15% de los tanques petroleros tienen esa característica.

Contaminación del agua subterránea Una amplia variedad de actividades que alguna vez se consideraron inocuas han sido identificadas como fuentes potenciales de contaminación de los mantos freáticos. De hecho,

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Sales de deshielo

Pesticidas Estación de gasolina

Derrames accidentales

Fuga de letrina Pozo de agua

Escurrimiento de mina de carbón de banda

Laguna de desperdicios

Relleno sanitario

Fugas de aguas residuales

Pozo petrolero

Fugas

Rocas permeables que contienen agua Pozo de desechos

Rocas impermeables

Figura 16.13 Fuentes de contaminación de aguas freáticas.

Una gran variedad de actividades han sido identificadas como fuentes potenciales de

contaminación de aguas en mantos freáticos.

las posibles fuentes de este tipo de contaminación provocada por los humanos, abarcan cada una de las facetas de las actividades sociales, agrícolas e industriales. (Ver figura 16.13.) Una vez que la contaminación del agua subterránea ha ocurrido, es extremadamente difícil remediarla. El bombeo del agua subterránea y su tratamiento es muy lento y costoso, además es difícil saber cuándo se ha sustraído toda el agua contaminada. Una mejor manera para tratar este problema es trabajar muy duro para impedir la contaminación desde su origen. Las principales fuentes de contaminación de agua subterránea incluyen: 1. Productos agrícolas. Los pesticidas favorecen los niveles inseguros de contaminantes orgánicos en los mantos freáticos. Se han detectado 73 diferentes pesticidas en el agua subterránea de Canadá y Estados Unidos. Los derrames accidentales o fugas de pesticidas contaminan estas fuentes con 10 o 20 pesticidas adicionales. Otras prácticas agrícolas que contribuyen a la contaminación del agua incluyen las operaciones de alimentación animal, las aplicaciones de fertilizantes y las prácticas de irrigación.

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2. Los tanques de almacenamiento subterráneo. En Norteamérica, durante muchos años un gran número de tanques de almacenamiento subterráneo que contienen gasolina y otras sustancias peligrosas han presentado fugas. Así, 4 litros (1 galón) de gasolina pueden contaminar el suministro de agua para una comunidad de 50 000 personas. En Estados Unidos, hace poco se llevó a cabo un importante programa de reemplazo de los tanques de almacenamiento subterráneo con fugas. Sin embargo, los efectos de las fugas pasadas y de los tanques abandonados continuarán representando un problema durante muchos años. 3. Los rellenos sanitarios. A pesar de que los rellenos sanitarios recién construidos cuentan con recubrimientos especiales y sistemas de recolección de agua, alrededor de 90% de los rellenos sanitarios en Norteamérica no cuentan con recubrimientos para detener las fugas hacia los mantos freáticos subyacentes, y 96% no tienen sistema para recolectar el lixiviado que se trasmina de ellos. Asimismo, 60% de los rellenos sanitarios no oponen res-

tricción alguna en cuanto a los desechos aceptados, y muchos no son inspeccionados ni siquiera una vez al año. 4. Los tanques sépticos. Los sistemas sépticos mal diseñados y mantenidos de manera inadecuada han contaminado el agua subterránea con nitratos, bacterias y agentes de limpieza tóxicos. Más de 20 millones de tanques sépticos se encuentran en uso en Estados Unidos, y más de un tercio funcionan de manera inapropiada. 5. Las presas superficiales. Más de 225 000 fosas, estanques y lagunas se utilizan en Norteamérica para almacenar y tratar desperdicios. Alrededor de 71% no tienen recubrimiento y sólo 1% utiliza un recubrimiento plástico o sintético diferente al suelo; además, 99% de estas presas no cuentan con sistemas de detección de fugas; 73% no restringen en lo absoluto los desechos depositados en la presa; y 60% ni siquiera son inspeccionados anualmente. Muchos de estos estanques están localizados cerca de suministros de agua subterránea. Otras fuentes de contaminación de mantos freáticos comprenden desechos de explota-

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Administración de recursos

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ción de minas, sal para el control del hielo de los caminos, aplicaciones de tierra en aguas residuales tratadas, tiraderos abiertos, cementerios, sitios de desechos radioactivos, escurrimientos urbanos, construcción, excavación, lluvia radiactiva atmosférica y comederos de animales.

Problemas de planeación de uso del agua En el pasado, los desperdicios eran descargados en las vías fluviales sin considerar los costos inflingidos a otros usuarios por la resultante disminución en la calidad del agua. Además, cuando la población creció, también aumentó la necesidad de irrigación y agua doméstica; sin embargo, en muchas partes del mundo no había suficiente agua para satisfacer las necesidades de todos. En la actualidad, con las demandas crecientes de agua de buena calidad, el desecho de desperdicios sin restricción y la extracción sin límites podrían ocasionar serios conflictos acerca de los usos del agua, los cuales provocan pérdidas sociales, económicas y ambientales tanto a niveles nacionales como internacionales. (La tabla 16.2 resume algunas áreas del mundo en donde hay controversia debido al uso del agua.) Las áreas metropolitanas deben trabajar con una gran variedad de problemas y mantener una infraestructura alta para proporcionar los tres servicios básicos de agua: 1. Suministro de agua para necesidades humanas e industriales. 2. Recolección y tratamiento de aguas residuales. 3. Recolección y administración de aguas de tormenta. Es importante identificar y preservar las fuentes de agua para hacer un uso adecuado de éstas. Algunas ciudades obtienen toda su agua municipal del manto freático y deben poseer un cabal entendimiento del tamaño y características del acuífero que están utilizando. Algunas ciudades como Nueva York obtienen su agua potable mediante la preservación de una cuenca acuífera que suministra la cantidad requerida por la población. Otras ciudades tienen agua abundante en grandes ríos que fluyen hacia ellas, pero deben tratar con los problemas de contaminación ocasionados por los usuarios en la parte superior de la corriente. En muchos lugares donde el agua

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

Tabla 16.2 Río/Lagos

Disputas internacionales por el agua

Países involucrados

Cuestiones

Asia Brahmaputra, Ganges, Farakka Mekong Salween

Bangladesh, India, Nepal

Éufrates, Tigris Acuífera de la ribera occidental, Jordán, Litani, Yarmuk

Irak, Siria y Turquía Israel, Jordania, Líbano y Siria

Nilo

Principalmente Egipto, Etiopía y Sudán

Lago Chad Okavango

Chad, Nigeria Namibia, Angola, Botswana

Danubio Elba

Hungría, República de Eslovaquia Alemania, República Checa

Meuse, Escaut Szamos (Somes) Tajo

Bélgica y Países Bajos Hungría, Rumania España, Portugal

Río Grande, Colorado

Estados Unidos, México

Grandes Lagos Lauca Paraná Cenepa

Canadá, Estados Unidos Bolivia, Chile Argentina, Brasil Ecuador, Perú

Camboya, Laos, Tailandia, Vietnam Tibet, China, (Yunan), Birmania

Depósitos aluviales, presas, inundaciones, irrigación y cuotas internacionales Inundaciones, cuotas internacionales Depósitos aluviales, inundaciones

Medio Oriente Cuotas internacionales, niveles de salinidad Desviación de aguas, cuotas internacionales

África Depósitos aluviales, desviación de aguas, inundaciones, irrigación, cuotas internacionales Presa Desviación de aguas

Europa Contaminación industrial Contaminación industrial, niveles de salinidad Contaminación industrial Distribución del agua Distribución de agua

América Contaminación química, cuotas internacionales, niveles de salinidad Contaminación Presas, salinidad Presas, inundaciones de terrenos Distribución de aguas

Fuentes: Walter H. Corson (ed.) The Global Ecology Handbook (Boston: Beacon Press, 1990), pp. 160-161; y Peter H. Fleick (ed.) Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources (Nueva York: Oxford University Press, 1993).

es escasa, entran en conflicto las necesidades municipales de agua, así como las industriales y agrícolas. El agua para el uso humano e industrial debe ser tratada y purificada de manera adecuada, luego se bombea a través de una serie de tuberías hacia los consumidores. Después de que el recurso se utiliza, fluye dentro de una red de alcantarillas hacia una planta de tratamiento de aguas residuales, donde es tratada antes de que se libere. Cabe mencionar que el mantenimiento de la infraestructura de las tuberías, bombas y plantas de tratamiento es costoso. Las áreas metropolitanas también deben trabajar con grandes volúmenes de exceso de agua durante las tormentas. Ésta es conocida como escurrimiento de agua de tormenta. Debido a que las áreas urbanas están pavimentadas y a que muy poca agua de lluvia es absorbida por el suelo, la administración del agua de tormenta representa un problema serio. A me-

nudo, las ciudades tienen severos problemas de inundaciones locales porque el agua es canalizada través de las calles hacia las alcantarillas de tormenta. Si estas alcantarillas están sobrecargadas o bloqueadas con basura, el agua no podrá escapar y se presenta la inundación. La Ley de calidad del agua de 1987 requiere que los municipios obtengan un permiso para descargar los escurrimientos de agua de tormentas de manera que las fuentes no puntuales de contaminación estén bajo control. En el pasado, muchas ciudades tenían un solo sistema para manejar tanto las aguas residuales como los escurrimientos de agua de tormentas. Sin embargo, durante una precipitación pluvial cuantiosa o deshielos primaverales, el desbordamiento de las calles puede ser tan grande que la planta de tratamiento de aguas residuales no podrá manejar ese volumen. Entonces, el agua residual se desviará directamente hacia un cuerpo de agua receptor sin ser tratada. De-

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bido a estos dos requerimientos, algunas ciudades han creado áreas en las cuales almacenan este exceso de agua hasta que pueda ser tratada. Esto es costoso y, por lo tanto, se realiza sólo si se cuenta con financiamiento estatal o federal. Muchas ciudades también han atravesado el costoso proceso de separar sus alcantarillas de tormenta de sus alcantarillas sanitarias. Un buen ejemplo de este proceso es Portland, Oregon. Para 2001, Portland había cumplido sólo la mitad de un proyecto a 20 años para separar sus sistemas de alcantarillado sanitario del de tormentas. Se estima que los costos finales excedan el presupuesto de 1 000 millones de dólares del proyecto. Es importante comprender que es muy costoso proporcionar los servicios de agua y que los suministros de este recurso son limitados. También debemos entender que la capacidad del agua para diluir y degradar contaminantes es reducida y que la planeación apropiada del uso de suelo es esencial si las áreas metropolitanas van a suministrar servicios y limitar la contaminación. Con el fin de lograr estos objetivos, los planeadores de las ciudades han enfrentado muchos obstáculos. Las grandes áreas metropolitanas muchas veces tienen cientos de jurisdicciones locales (áreas gubernamentales y burocráticas) que se dividen la responsabilidad de administrar los servicios básicos de agua. El área metropolitana de Chicago es un buen ejemplo. Esta área está compuesta de seis condados de aproximadamente 2 000 unidades locales de gobierno. Tiene, por separado, 349 sistemas de suministro de agua y 135 de desecho de aguas residuales. Los esfuerzos para implementar un plan de manejo de aguas cuando tantas áreas gubernamentales están implicadas, puede ser complicado y frustrante. Para satisfacer las futuras necesidades, los intereses nacionales, agrícolas y urbanos necesitarán enfrentarse a varios problemas, como los siguientes: • La demanda acrecentada de agua generará presiones para desviar el recurso a áreas altamente pobladas o a las que tienen capacidad para la agricultura irrigada. • La demanda incrementada de agua precisará un mayor tratamiento de las aguas residuales y la reutilización de los suministros existentes de agua. • En muchas áreas donde el agua se utiliza para la irrigación, la evaporación del agua del suelo a través del paso de muchos años ha producido una acumulación de sal en los suelos. Cuando el agua utilizada para enjuagar la sal del

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suelo se regresa a una corriente, su calidad baja. • En algunas áreas, los pozos proporcionan agua para todas las categorías de uso. Si el agua freática es bombeada hacia fuera más rápido de lo que es reemplazada, la tabla de agua mengua. • En áreas costeras, el agua marina puede introducirse a los acuíferos y arruinar el suministro de agua. • La demanda de recreación basada en el agua está incrementándose de manera significativa y requiere agua de alta calidad, en especial para actividades que implican el contacto total del cuerpo, como la natación. En 2002, el Consejo nacional de investigación emitió un reporte titulado Conceptualización de la agenda para la investigación de recursos acuíferos en el siglo XXI. El reporte trata el futuro de los recursos acuíferos de Estados Unidos y la investigación necesaria para apoyar esfuerzos que los administren de una forma sostenible. El propósito del reporte es llamar la atención hacia la urgencia y complejidad de las cuestiones referentes a los recursos acuíferos que está afrontando Estados Unidos en el siglo XXI, además de informar a los encargados de tomar decisiones, a investigadores y al público general acerca de estos problemas y los retos que conllevan. El reporte está organizado en torno a categorías generales de disponibilidad, uso, instituciones y organización para la investigación del agua. Realiza unas 43 recomendaciones, las cuales se resumen en cuatro temas clave: 1. El reto de resolver los problemas del agua requiere renovar un compromiso nacional, el cual debe comprender cambios en la forma en que están establecidas las agendas de investigación y las prioridades; además, se necesita de una sustancial inyección de nuevos fondos federales. 2. Es necesario entender la calidad y cantidad del agua de una forma interrelacionada. Por lo tanto, las prioridades en la investigación de estas áreas se deben desarrollar de una forma integral. 3. Se debe prestar más atención a la investigación acuífera en las ciencias sociales y la investigación enfocada al desarrollo de instituciones innovadoras. Tales instituciones deben traducir las preferencias públicas en metas y objetivos de administración del agua, a fin de facilitar la aplicación de la ciencia y la tecnología para alcanzarlos.

4. La investigación sobre las cuestiones ambientales relacionadas con el agua necesita volverse una parte importante y continuada de la agenda de investigación sobre este recurso natural.

Desviación de las aguas El desvío del agua es el proceso físico de transferir este recurso de un área a otra. Los acueductos de la antigua Roma son los primeros ejemplos del desvío de agua. Desde entonces, se han construido miles de proyectos de desviación de agua. Por ejemplo, la ciudad de Nueva York recibe 90% de su suministro de agua de las montañas Catskill (presas Schoharie y Ashokan) y de cuatro presas recolectoras de agua de los subafluentes del oeste del río Delaware de Catskills. Cerca de 10% del suministro proviene de la cuenca acuífera Croton al este del río Hudson. El acuífero más distante que sirve a la ciudad de Nueva York está a 200 km (125 millas) de distancia. La ciudad de Los Ángeles es otro ejemplo, ya que en 1913 comenzó importando agua del valle de Owens a 400 km (250 millas) al norte. (Ver Un acercamiento al Medio Ambiente: El plan de agua de California en la p. 361.) Si bien, la desviación de aguas es vista como una necesidad en muchas partes del mundo, muchas veces genera controversias. Un ejemplo de esto es la unidad de desvío Garrison en Dakota del Norte, que originalmente fue visualizada como una forma de desviar el agua del río Missouri para irrigación. (Ver figura 16.14.) El plan inicial para irrigar parte de las Grandes Praderas fue desarrollado en la era del “Tazón del Polvo” en la década de 1930. La Ley federal de control de inundaciones de 1944 autorizó la construcción de la unidad de desviación Garrison. Sin embargo, uno de los intentos originales del plan, desviar el agua del río Missouri al río Rojo, no se había cumplido. Dado que el río Rojo fluye del norte hacia Canadá, el proyecto requiere cooperación internacional. No obstante, el gobierno canadiense tiene dudas acerca de los efectos en la calidad del agua por la liberación de agua adicional al río Rojo. También existen preocupaciones sobre las consecuencias ambientales. Parte de los refugios de vida silvestre, pastizales nativos y pantanos donde se reproducen las aves acuáticas serían dañados o destruidos. Algunos estados también han expresado sus dudas acerca del desvío del río Missouri, dado que toda el agua desviada no estará disponible para aquellos que se encuentran corriente abajo del río.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Lago Manitoba

Lago Winnipeg

in Manitoba Rí o As s ibo in e

Saskatchewan

Tabla 16.3

Porcentaje de aguas residuales tratadas en áreas seleccionadas

Canadá Rí

Estados Unidos

o

So

u

i

o ur

el Río Rojo d

r is

Río Miss

ci

Dakota del Norte ecto de des P roy via Gran ramificación e n R í o S h ey n

Canal New Rockford

Presa Garrison

Río

Fargo

IG

es

OR

Ja m

Bismarck

e

AL UD CA

Canal McClusky

r te

Lago Sakakawea

No

ón

Montana

IN W

4 Canales

R lde ice

i

AL

Lago Oahe

Minnesota

90 72 30 Menos de 10 Casi cero Casi cero Casi cero Casi cero

Fuente: Datos del Instituto de Recursos Mundiales, 2000-2001.

Dakota del Sur

Aunque el plan ha sido modificado varias veces, ya fueron completadas dos secciones del canal y una estación de bombeo en el lago Sakakawea, pero no se utilizan. Los simpatizantes de este proyecto continúan presionando por una legislación que complete la conexión entre los dos canales, lo cual permitiría que el agua se desviara hacia el río Rojo para el uso municipal. El intento original de desvío de agua para irrigación ha sido eliminado de la propuesta más reciente. Una consecuencia importante del desvío de agua para irrigación y otros propósitos es que los cuerpos de agua corriente abajo de la desviación, serán privados de su fuente de agua. Esto muchas veces tiene consecuencias ecológicas importantes. Los niveles de agua en el lago Chad en África están menguando debido a la sequía y la creciente demanda de agua de riego. Esto afecta a las poblaciones de peces y a otras especies silvestres. En México, 2 500 km (1 550 millas) de ríos han sido desecados debido a que el agua se desvió para otros propósitos; esto provocó la extinción de 15 especies de peces y puso bajo amenaza a la mitad de las especies subsistentes. Sólo hasta que la gente reconozca la importancia del hábitat de vida silvestre, se formularán planes para balancear las necesidades sociales con las demandas de agua de los hábitats de vida silvestre. Por ejemplo, el lago

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Porcentaje

Norteamérica Europa Mar Mediterráneo Cuenca del Caribe Pacífico Sureste Sur de Asia Pacífico del sur África oriental y central

Río Kraft Slough

Figura 16.14 La Unidad de Desviación Garrison. El intento original de este plan fue desviar el agua del río Missouri al canal McClusky y al río Sheyenne y eventualmente al lago Winnipeg en la vía del río Rojo. En este proceso, la tierra adicional se podría irrigar, y las crecientes poblaciones del Valle del río Rojo podrían ser abastecidas con el agua adecuada. La oposición ha detenido el proyecto, y sólo algunas porciones del sistema del canal y una estación de bombeo se han terminado.

CAPÍTULO 16

Área

Administración del agua

Mono en las montañas Sierra en el centro de California comenzó a contraerse en 1941, cuando gran parte del agua fue desviada para abastecer a Los Ángeles. Dado que el lago Mono no tiene desembocaduras, su tamaño está determinado por el balance entre el agua que fluye hacia su interior y la evaporación de la superficie. En consecuencia, el nivel del agua en este lago ha descendido 13 metros (43 pies), su volumen ha decrecido a la mitad, y su salinidad se ha duplicado. Estos cambios han producido una pérdida importante del hábitat para muchos patos y otras aves acuáticas. En 1994, se alcanzó un acuerdo para incrementar la cantidad de agua que fluye hacia el lago a fin de elevar el nivel del agua. El plan es incrementar cinco metros (17 pies) el nivel del lago en un periodo de 20 a 30 años. En New South Wales, Australia, un área conocida como los Pantanos Macquarie ha sido afectada por la desviación de aguas. La dimensión original de los pantanos fue reducida en casi 50% debido a que el río Macquarie, el cual alimentaba al pantano, fue confinado para proporcionar agua de riego. En la mitad de la década de 1990, debido a las preocupaciones por la pérdida de vida silvestre, se llegó a un acuerdo para suministrar agua adicional al área a fin de mantener el pantano y proteger los sitios de reproducción de las aves acuáticas.

Tratamiento de aguas residuales Debido a que el agua debe limpiarse antes de que se libere, la mayoría de las compañías y municipios en el mundo desarrollado mantienen instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, el porcentaje de aguas residuales que se trata es muy variable en todo el mundo. (Ver tabla 16.3.) Por lo general, el tratamiento de aguas residuales se clasifica como primario, secundario y terciario. El tratamiento primario de aguas residuales es principalmente un proceso físico que elimina las partículas más grandes mediante la filtración del agua a través de grandes tamices, y después permite que las pequeñas partículas se sedimenten en estanques o lagunas. El agua es sustraída de la parte superior de la plataforma de sedimentación y se libera al medio ambiente o se dirige a una etapa subsiguiente de tratamiento. Si el agua es liberada en el ambiente, no tiene arena o sedimento alguno; sin embargo, sigue portando una pesada carga de materia orgánica, sales disueltas, bacterias y otros microorganismos. Estos utilizan la materia orgánica como alimento, y durante el tiempo que cuenten con oxígeno suficiente, continuarán creciendo y reproduciéndose. Si el cuerpo de agua receptora es lo suficientemente grande y los organismos tienen el tiempo necesario, la materia orgánica se degradará. En áreas muy concurridas, donde varios municipios toman agua y la regresan a un lago o corriente que está a unos cuantos kilómetros, el tratamiento primario de agua no es adecuado ya que resultan afectadas algunas porciones importantes del cuerpo receptor de agua.

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a)

c)

Figura 16.15 Tratamiento primario y secundario de aguas residuales. El tratamiento primario es físico. Comprende la filtración y sedimento de desechos. La fotografía a) es un tanque de sedimento en el cual las partículas se sedimentan en el fondo. El tratamiento secundario, que es biológico, comprende la concentración de materia orgánica disuelta por microorganismos. Los dos principales tipos de tratamiento secundario son el filtro por goteo y los métodos de lodos activados. La fotografía b) muestra un sistema de filtrado por goteo, y en la fotografía c) se presenta un sistema de lodos activados.

b)

El tratamiento secundario de aguas residuales es un proceso biológico que por lo general sigue al tratamiento primario. Implica el manejo de aguas residuales hasta que el material orgánico ha sido degradado por bacterias y otros microorganismos. Las instalaciones de tratamiento secundario están diseñadas para promover el crecimiento de los microorganismos. Para alentar esta acción, el agua residual se mezcla con grandes cantidades de agua altamente oxigenada o es aireada directamente, como en un sistema de filtrado

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por goteo o un sistema de lodos activados. En un sistema de filtrado por goteo, el agua residual es rociada sobre la superficie de una roca u otros sustrato para incrementar la cantidad de oxígeno disuelto. La roca también proporciona una pantalla para que se adhieran las bacterias y otros microbios, de manera que estén expuestos de manera simultánea al material orgánico, al agua y al oxígeno. Estos microorganismos se alimentan de la materia orgánica disuelta y de las partículas pequeñas suspendidas, que después se incorporan en sus cuerpos como parte de su estructura celular. Los cuerpos de los microorganismos son más grandes que la materia orgánica disuelta y suspendida, de manera que este proceso concentra los desperdicios orgánicos en partículas que son lo suficientemente grandes para sedimentarse. Esta mezcla de organismos y otras partículas de materia se denominan lodos de aguas residuales. El lodo que se sedimenta consiste en microorganismos vivientes y muertos y sus productos de desperdicios. En las plantas de tratamiento de aguas residuales de lodos activados, el agua residual es mantenida en estanques donde se bombea aire continuamente. Tiempo después, los lodos se mueven para sedimentar en los tanques donde se puede separar del agua. Para asegurarse de que el agua residual entrante tiene la clase y cantidad apropiadas de organismos, una parte de los lodos se regresan a los tanques de

aireación, donde es mezclada con el agua residual entrante. Esta clase de proceso usa menos tierra y tiene un filtro por goteo. (Ver figura 16.15.) Ambos procesos producen un lodo que se sedimenta separándose del agua. Fangosos lodos restantes son concentrados y muchas veces desaguados (secados) antes de su disposición final. La disposición final de los lodos es un problema importante en los grandes centros poblacionales. En el área de la Bahía de San Francisco, a diario se producen 2 500 toneladas métricas de lodos. La mayoría de éstos se transportan a rellenos sanitarios y lagunas, y una parte se convierte en composta para regresarla a la tierra como fertilizante. Algunos municipios incineran sus lodos. En otras áreas, si los lodos de aguas residuales están libres de metales pesados y otros contaminantes que pudieran afectar el crecimiento de plantas o la calidad y seguridad de los productos comestibles, se aplica directamente sobre la tierra agrícola como fertilizante y acondicionador del suelo. En Norteamérica y en gran parte del mundo desarrollado, el agua residual recibe tanto el tratamiento primario de aguas residuales como el secundario. Si bien el agua ha sido limpiada de partículas y materia orgánica disuelta, sigue teniendo microorganismos que pueden ser dañinos. Por lo tanto, el agua descargada de estas plantas de tratamiento residual debe desinfectarse. El método menos costoso de desin-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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La restauración del Everglades El Parque Nacional Everglades es un humedal único, subtropical y de agua dulce visitado por casi un millón de personas al año. Este especial ecosistema existe debido a una conjugación inusual de condiciones. El sur de Florida es un paisaje casi plano con una ligera disminución en la elevación del norte al sur. Además, el sustrato está conformado por piedra caliza porosa que permite al agua fluir muy fácilmente. En un principio, el agua era drenada en un flujo de gran extensión del lago Okeechobee al sur de la Bahía de Florida. Este flujo constante de agua sostenía a un vasto y denso humedal con parches de árboles intercalados. Después del establecimiento del parque Everglades en 1947, cerca de 800 000 hectáreas (2 millones de acres) de humedales en el norte se convirtieron en granjas y desarrollos urbanos. El sur de Florida floreció. En la actualidad, casi 4.5 millones de personas viven en la media luna parecida a una herradura alrededor de la región del Everglades, y cada día llegan nuevos residentes. La conversión de tierra a desarrollo agrícola y urbano requirió cambios en el flujo natural del agua. Las presas, canales de drenaje y desviaciones de agua mantuvieron y protegieron los usos humanos del área, pero coartaron el flujo esencial y natural de agua dulce a Everglades. Además, los cambios en el patrón normal del flujo de agua produjeron periodos de sequía y una reducción general del tamaño de su región de humedal. Las poblaciones de aves zancudas en la parte sur del Everglades menguaron drásticamente cuando sus antiguas áreas de anidación y reproducción se secaron. Otras especies silvestres, como los lagartos, las panteras de Florida, las aves caracoleras y la cigüeña americana, también fueron afectadas negativamente debido a que la sequía redujo los hábitats adecuados durante parte del año y los animales se vieron forzados a congregarse alrededor de las fuentes subsistentes de agua. La calidad del agua también es importante. El ecosistema original de humedal era un sistema pobre en nutrientes, pero la introducción de éstos al agua por las actividades agrícolas, promovió el crecimiento de plantas exóticas que reemplazarían a la vegetación natural. Cuando la gente se dio cuenta de que el elemento clave para salvar al Everglades era una fuente constante y confiable de agua limpia dulce, se llevaron a cabo varios pasos para modificar el uso del agua y preservar el par0 0

Golfo de México

millas 25 40 kilómetros

que. El río Kissimmee, que fluye hacia el lago Okeechobee, fue canalizado a un río recto a finales de la década de 1960. Este proyecto destruyó los pantanos y permitió que los nutrientes de las granjas lecheras y otras actividades agrícolas contaminaran el lago y el parque Everglades, donde el agua del lago Okeechobee eventualmente fluía. Para ayudar a aliviar este problema, en 1990, el Cuerpo de ingenieros de la Armada estadounidense comenzó a regresar al Kissimmee a su estado natural, con el serpenteo de las curvas en herradura y los grandes humedales. Esto permitió que las plantas en los humedales naturales desprendieran gran parte de los nutrientes descargados antes de que entrara el lago. Para reducir la probabilidad de un desarrollo posterior cerca del parque, en 1989, el Congreso aprobó la compra de 43 000 hectáreas (100 000 acres) para una adición a la sección este del parque. Florida obtuvo 60 000 hectáreas adicionales (150 000 acres) como zona adicional de protección para el parque. Durante varios años, el Cuerpo de ingenieros de la Armada estadounidense y el Distrito de administración de agua del sur de Florida desarrollaron un plan de restauración integral que finalizó en el año 2000. El desarrollo del plan implicó la colaboración de científicos, políticos, diferentes intereses comerciales y ambientalistas. Los componentes principales del plan son: 1. Desarrollo de instalaciones para almacenar el agua superficial y bombearla a los acuíferos, de manera que pueda ser liberada cuando se necesite. 2. Desarrollar humedales para tratar los escurrimientos agrícolas y municipales, de manera que se reduzcan las descargas de nutrientes. 3. Usar agua residual limpia para recargar los acuíferos y suministrar agua a los humedales en el área de Miami. 4. Reducir la cantidad de agua perdida a través de los diques y redirigirla al Everglades. 5. Eliminar las barreras al flujo natural del agua del Everglades. El plan recibió fuerte apoyo del Congreso en el otoño de 2001, cuando se asignaron 1 400 millones de dólares para empezar su implementación. Sin embargo, se requerirán muchos miles de millones de dólares y más de 30 años para lograr todos los objetivos del plan, pero si éste continúa vigente a través de las siguientes décadas, el ecosistema Everglades se restaurará a una condición estable y tendrá un futuro más esperanzador. El Parque Nacional Everglades se encuentra en el sur de Florida.

Río Kissimmee 50

Mapa del Everglades: Derechos registrados 1990, US News & World Report, L.P. Reimpreso con autorización.

80

Lago Okeechobee

FLORIDA

Refugio nacional de vida silvestre Loxahatchee

Oeste de Palm Beach

Fuerte Myers

Everglades

Naples Producción lechera

Reserva Nacional Gran Ciprés

Fangal del río Shark Adición este al Everglades

Fort Lauderdale

Miami Caña de azúcar

Cultivos vegetales

Homestead

Parque Nacional Everglades

Océano Atlántico

9336

Desarrollo urbano

CAPÍTULO 16

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Flamingo

Cayo Largo Entrada al parque

Administración del agua

El número de las aves zancudas del Everglades alguna vez fue de más de un millón, pero la contaminación y la sequía producida por la desviación de aguas menguaron su población.

La construcción amenaza con destruir el frágil ecosistema del Everglades.

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fección es la cloración. Sin embargo, mucha gente piensa que el uso del cloro debe descontinuarse, dado que la cloración es responsable de la creación de compuestos orgánicos clorados dañinos. Por ello, se han estudiado otros métodos para matar microorganismos. El ozono también elimina microorganismos y ha sustituido al cloro en algunas instalaciones. También son útiles la luz ultravioleta y la energía ultrasónica. Vancouver y Washington, por ejemplo, están utilizando el tratamiento de la luz ultravioleta desde 1998 como tratamiento final antes de regresar el agua al río Columbia. Sin embargo, el cloro es barato y muy efectivo, de manera que continúa siendo el principal método de desinfección. Cada vez son más las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales que utilizan procesos adicionales denominados tratamientos terciarios de aguas residuales. El tratamiento terciario de aguas residuales implica una variedad de técnicas para eliminar los contaminantes disueltos que subsisten después de los tratamientos primarios y secundarios. (Ver tabla 16.4.) Este tratamiento del agua residual municipal muchas veces se utiliza para eliminar el fósforo y el nitrógeno que podría incrementar el crecimiento de plantas acuáticas. Algunos municipios están utilizando los humedales naturales o artificiales para servir como sistemas terciarios de tratamiento de aguas residuales. En otros casos, el efluente de la instalación de tratamientos se usa para irrigar los campos de golf, la vegetación de los caminos o la tierra de cultivo. Esta vegetación absorbe el exceso de nutrientes e impide que ingresen a las corrientes y lagos donde podrían representar un problema de contaminación. El tratamiento terciario de las corrientes de aguas residuales especializadas e industriales es muy costoso, ya que requiere tratamientos químicos específicos para que el agua elimine materiales problemáticos. Muchas industrias mantienen sus propias instalaciones de aguas residuales y diseñan procesos terciarios especiales que se adecuan a la naturaleza particular de sus productos de desecho. Al escasear el agua en muchas partes del mundo, la gente está percibiendo el agua residual como una fuente para otros fines. El agua proveniente de las plantas de aguas residuales se puede utilizar para el riego, propósitos industriales, enfriamiento y muchas otras actividades. Por último, se plantea la posibilidad de tener un sistema de circuito cerrado para el agua doméstica, en el cual la salida de la planta de agua residual se convierta en la entrada para el suministro de agua potable.

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Tabla 16.4 Tipo de tratamiento terciario

Métodos terciarios de tratamiento Problemas químicos

Métodos

Biológico

Compuestos de fósforo y nitrógeno

Químico

Contaminantes industriales y fosfatos

Físico

Principalmente contaminantes industriales

Salinización Otro problema del uso del agua es la salinización, es decir, un incremento en la salinidad provocado por concentraciones crecientes de sal en el suelo. Este problema ocurre principalmente en áreas donde la irrigación ha sido practicada durante varias décadas. Cuando el agua se evapora del suelo o cuando las plantas extraen la cantidad que necesitan, las sales presentes en todas las aguas naturales se concentran. Dado que la irrigación es más común en áreas secas y calientes que tienen altos índices de evaporación, por lo general ahí existe un incremento en la concentración de sales del suelo y del agua que escurre de la tierra. (Ver figura 16.16.) Todos los ríos incrementan su salinidad al fluir hacia el océano. La salinidad del agua del río Colorado se incrementa 20 veces más cuando pasa a través de las tierras de cultivo irrigadas entre el Gran Lago en el centro norte de Colorado y la presa Imperial al suroeste de Arizona. El problema de la salinidad continuará incrementándose en la medida que aumente la irrigación.

Explotación del agua subterránea La explotación del agua subterránea significa que el agua se extrae de un manto freá-

1. Se utilizan grandes estanques para permitir que las plantas acuáticas asimilen los compuestos de nitrógeno y fósforo del agua antes de que ésta se libere. 2. Las columnas que contienen bacterias denitrificantes se utilizan para convertir los compuestos nitrogenados en nitrógeno atmosférico. 1. El agua se puede filtrar a través de carbonato de calcio. El ión de carbono sustituye al fosfato, y el fosfato de calcio se puede eliminar. 2. Los contaminantes específicos, que no son biodegradables, se pueden eliminar mediante una variedad de procesos químicos específicos. 1. Destilación. 2. El agua se puede hacer pasar entre placas eléctricamente cargadas para eliminar los iones. 3. Filtración de alta presión a través de filtros con pequeños poros. 4. Columnas de intercambio de iones.

tico más rápido de lo que es reemplazada. Cuando esta práctica continúa durante largo tiempo, la tabla de agua eventualmente disminuye. La explotación del agua subterránea es común en áreas del occidente de Estados Unidos, así como en muchos lugares del mundo. En Norteamérica es un problema particular debido al continuo crecimiento tanto de las ciudades como de la irrigación. En los acuíferos cuya recarga es mínima o nula, cualquier extracción constituye un explotación; incluso, las extracciones sostenidas algún día agotarán el suministro. Este problema es especialmente serio en comunidades que dependen en gran medida del agua subterránea para sus necesidades domésticas. La explotación del agua de mantos freáticos, también ocasiona problemas de sedimentos o hundimientos en la superficie de la tierra. La extracción de agua hace que la tierra se compacte, y que puedan producirse grandes depresiones. Por ejemplo, en el Valle de San Joaquín en California, el agua de mantos freáticos ha sido extraída para el riego y el cultivo desde la década de 1850, ocasionando un descenso de más de 100 metros (300 pies) en sus niveles. Además, más de 1 000 hectáreas (aproximadamente 2 500 acres) de tierra se han hundido, aproximadamente 6 metros (12 pulgadas). En la actualidad, la super-

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Tabla 16.5 Región/Acuífero

Agotamiento del agua freática en las principales regiones del mundo Cálculo de agotamiento

California

El exceso de extracción de agua freática sobrepasa los 1 700 millones de metros cúbicos (60 mil pies cúbicos) al año. La mayor parte del agotamiento se presenta en el Valle Central, conocido como la canasta de vegetales de Estados Unidos. Suroeste de Estados Unidos En algunas partes de Arizona, los niveles freáticos han descendido más de 120 metros (400 pies). Las proyecciones para algunas partes de Nuevo México indican que los niveles freáticos descenderán 22 metros más (70 pies) para 2020. Sistema de acuíferos de los Altos El acuífero Ogallala subyace cerca de 20% de toda la tierra irrigada en Estados Unidos. A la fecha, el agotamiento total del Planos en Estados Unidos acuífero es de más de 350 mil millones de metros cúbicos (12 millones de millones de pies cúbicos), o aproximadamente 15 veces del promedio del flujo anual del río Colorado. La mayor parte del agotamiento se ha presentado en los Altos Planos de Texas, donde hubo una disminución de 26% en la tierra irrigada de 1979 a 1989. El agotamiento actual se estima que sea de más de 13 mil millones de metros cúbicos (450 mil millones de pies cúbicos) al año. Ciudad de México y Valle de México El uso excede la recarga natural en 60 a 85%, ocasionando el hundimiento de la tierra y el descenso de los niveles freáticos. Sahara africano El norte de África tiene vastos acuíferos sin recargarse, donde el agotamiento excede a 12 mil millones de metros cúbicos (425 mil millones de pies cúbicos) al año. India Los niveles freáticos están declinando en la mayor parte de la tierra agrícola productiva en la India. En algunas partes del país, los niveles de agua freática han descendido 90% durante las pasadas dos décadas. Norte de China Los niveles freáticos subyacentes a ciertas zonas de Pekín ha caído 40 metros (130 pies) durante los pasados 40 años. Una gran parte del norte de China tiene un sobregiro importante de agua freática. Península arábiga El uso de agua subterránea es casi tres veces más grande que la recarga. Según las tasas de agotamiento proyectadas, las reservas de agua subterránea explotable serían agotadas dentro de los siguientes 50 años. Arabia Saudita depende del agua subterránea no renovable para aproximadamente 75% de sus aguas. Éstas incluyen la irrigación de 2 a 4 millones de toneladas métricas de trigo al año.

La extracción del agua subterránea presenta un problema especial en áreas costeras. Cuando se bombea agua subterránea fresca de pozos que están a lo largo de la costa, el agua salina se mueve hacia el interior de la tierra, reemplazando el agua fresca por agua salina inutilizable. Este proceso, llamado intrusión de agua salada, se muestra la figura 16.17. Es un problema serio en áreas costeras altamente pobladas en todo el mundo.

Preservación de áreas escénicas acuáticas y del hábitat de la vida silvestre Figura 16.16 Salinización. Cuando el agua se evapora de la superficie del suelo, deja las sales que transportaba. En algunas áreas del mundo esto ha dañado de manera permanente las tierras de cultivo.

ficie de la tierra en esas áreas se está hundiendo 30 cm (12 pulgadas) al año. Londres, la Ciudad de México, Venecia, Houston y Las Vegas son algunas ciudades que están experimentando el hundimiento como resultado de la extracción del agua de los mantos freáticos. La tabla 16.5 presenta algunas cantidades estimadas de agotamiento en ciertas áreas de Estados Unidos y del mundo. A partir de que la gente ha empezado a reconocer la severidad del problema, los servidores públicos están comenzando a desarrollar planes para la conservación del agua en sus

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

ciudades. Por ejemplo, Albuquerque, Nuevo México, que depende del agua freática para su suministro de agua, cuenta con un amplio programa de educación pública para alentar a la gente a reducir su consumo de agua. Así, dado que el pasto necesita agua, se está alentando a la población a usar la vegetación desértica como plantas de jardín o recolectar el agua de lluvia para regar sus céspedes. Otras medidas para ahorrar el agua son: encontrar y corregir las fugas, reducir la cantidad de agua utilizada en el baño y reciclar el agua de las albercas.

Algunos cuerpos de agua tienen un valor único. Para proteger estos recursos, la forma en que el suelo adyacente al agua es utilizado debe ser coherente con la preservación de estas áreas escénicas. La Ley federal estadounidense de ríos escénicos y vida silvestre de 1968, estableció un sistema para proteger estos recursos. Todas las agencias federales deben considerar el valor silvestre, escénico y recreativo de ciertos ríos en la planeación del uso y el desarrollo de los ríos y la tierra presente. El proceso de designación de un río como silvestre o escénico es complicado. A menudo existe la oposición de negocios dependientes del crecimiento. Después de revisiones estatales y de la intervención de agencias federales, algunos ríos se han designado como escénicos o silvestres gracias a la acción, ya sea del Congreso o de la Secretaría del Inte-

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rior. Más de 150 corrientes que comprenden alrededor de 12 000 km (7 700 millas) en Estados Unidos, han sido nombradas como silvestres o escénicas. Muchas líneas costeras, únicas y escénicas, también han sido protegidas del futuro desarrollo. Hasta hace poco, los estuarios y las líneas costeras habían sido sujetas a modificaciones físicas importantes, como la excavación y el relleno, los cuales mejoran las condiciones para la navegación y construcción pero destruyen los hábitats de vida silvestre y de peces. Por ello, en Norteamérica se han tomado diversas medidas para limitar el desarrollo de las líneas costeras. El desarrollo ha sido restringido en algunas áreas escénicas, como Cape Code, el litoral nacional en Massachusetts y la Bahía de Fundy en las provincias atlánticas de Canadá. Históricamente, las áreas con drenajes deficientes se consideran poco valiosas. En consecuencia, muchos de estos humedales han sido rellenados o excavados y utilizados como sitios de construcción. En la época de la colonización europea, el área que ahora es la limítrofe de Estados Unidos contiene un estimado de 89 millones de hectáreas (221 millones de acres) de humedales. A través del tiempo, los humedales han sido enterrados, excavados, rellenados, nivelados e inundados, a tal grado que sólo subsiste menos de la mitad del territorio original de humedales. La figura 16.18 muestra las causas más recientes de pérdida de humedades. En la actualidad, 95% de los 20 millones de hectáreas subsistentes (50 millones de acres) de humedales en Estados Unidos son de agua dulce en tierra. El 5% restante se encuentra en entornos de estuarios de agua salada. De todos los humedales de Estados Unidos, los forestales de agua dulce constituyen la categoría más grande. Sin embargo, apenas hace poco tiempo se reconoció la importancia natural y económica de los humedales. Además de suministrar hábitats para la reproducción y el desove de muchas especies de vida silvestre, los humedales actúan como sistemas naturales de filtración, ya que atrapan los nutrientes y contaminantes e impiden que ingresen a los lagos, corrientes o estuarios adyacentes. Los humedales también aminoran la rapidez de las aguas de inundación y permiten que las partículas ricas en nutrientes se sedimenten. Además, los humedales actúan como depósitos y liberan agua lentamente en los ríos, corrientes o acuíferos, por lo tanto impiden las inundaciones. (Ver figura 16.19.) Las zonas costeras de estuarios y las dunas de arena adyacentes también

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Área de recarga

Agua dulce proveniente del pozo

El agua dulce en los acuíferos fluye hacia el océano

Agua salada que se trasmina hacia la tierra

Área de recarga

Agua salada inútil que proviene de los pozos

Agua salada que se trasmina hacia la tierra

Agua dulce en los acuíferos que fluye al océano

Figura 16.17 Intrusión de agua salada.

Cuando el agua salada se introduce al manto freático dulce, el agua subterránea se vuelve inútil para el consumo humano y para muchos propósitos industriales.

Causas de pérdida de humedales (1986-2000)

Desarrollo rural (21%)

Desarrollo urbano (30%) Agricultura (26%)

Silvicultura (23%)

Figura 16.18 Conversión de humedales.

La pérdida de humedales se presenta debido a que la gente los transforma para otros usos. La construcción de viviendas urbanas y rurales y otro tipo de infraestructura, son responsables de más de 50% de la pérdida de humedales. El drenaje de humedales para la agricultura representa 26% adicional.

Fuentes: Encuesta geológica estadounidense.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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La muerte de un mar “Al principio bebes agua, al final veneno” es un viejo proverbio uzbeco sobre la vida en el extremo equivocado de una cuenca. El mar Aral descansa sobre la frontera entre Uzbekistán y Kazajstán en la antigua Unión Soviética. Alguna vez fue más grande que cualquiera de los Grandes Lagos, excepto el Superior. Hoy en día, se ha dividido en dos cuerpos de agua (el mar Aral del norte y el del sur), que están desapareciendo. Desde la década de 1920, los planificadores agrícolas han desviado sus aguas para la irrigación. Los dos ríos que alimentan al mar Aral fueron desviados para irrigar millones de hectáreas de algodón. Un canal de irrigación, el más largo del mundo, se extiende a más de 1,300 km (800 millas) en Turkmenistán, en paralelo con las fronteras de Afganistán e Irán. El plan de producción de algodón funcionó, y para 1937, la ex Unión Soviética fue un exportador neto de algodón. Sin embargo, el éxito del programa de algodón anunciaba el deceso del mar Aral. Durante mucho tiempo, el impacto ecológico en el mar y en el área circundante fue escondido de la vista del público. Sin embargo, desde la década de 1960, el Aral ha perdido 75% de su volumen y más de 50% de su área superficial, es decir, más de 22 000 kilómetros cuadrados (8 500 millas cuadradas) de lo que ahora son en gran parte humedales secos e incrustados de sales. Asimismo, se ha perdido la alguna vez próspera industria de la pesca; han desaparecido 20 de las 24 especies nativas de peces. La pesca, que ascendía a 44 000 toneladas métricas al año en la década de 1950 y que daba trabajo a 60 000 personas, ha caído a cero. Los valles pesqueros abandonados sustituyeron a la antigua línea costera. Otra consecuencia aparente de la desecación del mar es el aumento de enfermedades humanas. La alta incidencia de cáncer de garganta es atribuida al polvo procedente de la desecación del mar. Cada año, los vientos

levantan un millón de toneladas métricas de mezcla tóxica de polvo con sales de la cama del mar seco y la depositan en tierras circundantes de cultivo, lo cual los daña o los mata. Las bajas corrientes del río contienen elevadas concentraciones de sales y compuestos tóxicos que hacen que el agua para beber sea peligrosa y provoque enfermedades. En la parte noroeste de la República de Uzbekistán, la tasa de mortalidad infantil es la más alta de la antigua Unión Soviética. El antiguo centro pesquero era una torre llamada Muynak, que ahora se encuentra enterrada a más de 30 km (20 millas) del agua. Hace menos de 25 años, Muynak era un puerto marítimo. En 1970 tenía una población de 40 000 habitantes, pero en la actualidad sólo tiene 12 000. En 1990, el principal y último maestre de puerto de Munyak comentó: El agua continúa yéndose mientras que la salinidad se incrementa. Las condiciones climáticas han cambiado para mal, con veranos más calientes e inviernos más fríos. La gente siente todo el tiempo la sal en sus ojos y en sus labios. Se está volviendo difícil abrir los ojos aquí. En 1993, las repúblicas asiáticas centrales de Uzbekistán, Kazajstán, Turkmenistán, Tajikistán y Kyrgyzstán firmaron un acuerdo internacional para salvar al mar Aral. Para mediados de la década de 1990, el gobernador de Aralsk estaba desesperado por salvar el mar Aral del norte, de manera que con una gran pila de arena elaboró una presa provisional que ha tenido que reconstruir muchas veces. A pesar de ello, ha tenido éxito en incrementar el nivel del agua y restaurar una parte de la pesca. El Banco Mundial se impresionó tanto con estos resultados que aprobó un préstamo de 64 millones de dólares para construir una presa permanente y un sistema de canales en el norte del mar Aral y del río que desemboca en él. El gobierno de Kazajstán recabó los 21 millones de dólares adicionales que eran necesarios para completar el proyecto, y la construcción comenzó en 2002. La esperanza es que el sistema de canales y la presa vuelvan a llenar el norte del mar Aral, restauren la pesca y la agricultura y mejoren la salud humana.

Kazajstán Sy r

Mar Aral

Dar ’ya

•

Muynak Turkmenistán Mar Caspio

Uzbekistán Am ud

ar ya

Irán Afganistán Estas embarcaciones alguna vez navegaron por el mar Aral.

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

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proporcionan un importante control natural de las inundaciones. Las zonas de arena actúan como barreras y absorben las olas ocasionadas por tormentas severas. En años recientes, la apreciación pública del valor ecológico, social y económico de los humedales se ha incrementado de manera considerable. La creciente conscientización de la gran extensión de acres de humedales perdidos o dañados desde la época de la colonización europea y las consecuencias de esas pérdidas, han originado el desarrollo de muchos programas y leyes para la protección de los humedales locales, federales y estatales.

• Filtran desperdicios tóxicos, exceso de nutrientes, sedimentos y otros contaminantes. • Ayudan a impedir la erosión. • Reducen las inundaciones mediante el almacenamiento de agua de tormenta.

• Reducen los daños por tormentas mediante la absorción de olas. • Suministran comida y puntos de descanso para las aves acuáticas migratorias.

• Aportan comida y hábitat para otras especies acuáticas.

• Proveen sitios de crianza para los jóvenes de un gran número de especies, como ostras, calamares, cangrejos y camarones.

Figura 16.19 El valor de los humedales. Los humedales son áreas cubiertas con agua durante la mayor parte del año, que soportan las plantas acuáticas y la vida animal. Los humedales pueden ser dulces, salados, pozas aisladas o extensas áreas a lo largo de ríos, lagos y océanos. Alguna vez se pensó que los humedales sólo eran sitios de reproducción de mosquitos. En la actualidad, estamos comenzando a apreciar su verdadero valor.

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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La zona muerta del Golfo de México oA Rí

Río 30°N Nueva Orleáns LOUISIANA Cada verano se desarrolla una importante “zona muerta” de cerca de 18 000 Mis sis sip pi kilómetros cuadrados (7 000 millas cuadradas) en el Golfo de México, en el exterior de la desembocadura del río Mississippi. La zona muerta contiene pocos Venice peces y organismos que viven en el fondo. Esto es provocado por los bajos niveles de oxígeno (hipoxia), que a su vez se deben al rápido crecimiento de algas 29°N y bacterias en las aguas ricas en nutrientes. Los nutrientes provienen del uso Zona muerta extenso de fertilizantes en las principales áreas agrícolas del centro de Esta0 30 Millas dos Unidos, así como de las áreas de cultivo arrastradas por el río Mississippi Golfo de México 93°N 92°N 91°N 90°N y sus subafluentes. Cerca de 1.6 millones de toneladas métricas de fertilizantes, compuestas principalmente de nitrógeno, son arrastradas de las granjas del Medio Oeste y fluyen hacia el río Mississippi cada Nitrógeno suministrado año. al golfo El problema de hipoxia comienza cuando el nitrógeno y (kg por hectárea otros nutrientes son arrastrados por el río Mississippi hacia el al año) Golfo de México, donde disparan el florecimiento de plantas y Bajo (menos de tres) animales microscópicos. Después, las células muertas y la maMedio (3 a 8) teria fecal de los organismos caen en el piso del mar. Cuando las colonias crecientes de bacterias digieren este desecho, conAlto (más de 8) sumen el oxígeno disuelto más rápido de lo que se puede reemplazar. El flujo de agua y el oxígeno del río Mississippi no pueden rectificar el problema, debido a que las diferencias en la temperatura y la densidad ocasionan que el agua dulce y caliente flote por encima del agua oceánica salada que es más fría. Entonces, los crustáceos, gusanos y cualquier otro animal que no puede nadar fuera de la zona de hipoxia muere. De acuerdo con la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés), la contaminación por nutrientes ha degradado más de la mitad de los estuarios de esa nación. En 2002, el Consejo nacional de investigación designó a la contaminación por nutrientes y a la sostenibilidad de la industria pesquera, los problemas más importantes que enfrentarán las aguas costeras estadounidenses en la siguiente década. La industria pesquera del Golfo de México, que genera aproximadamente 2 800 millones de dólares al año en ingresos, es una causa potencial de la hipoxia. Ésta, además, puede bloquear la migración del camarón, el cual se debe trasladar de los criaderos terrestres para alimentarse y desovar en alta mar. En otros lugares del mundo, como el mar Negro y el Báltico, la hipoxia ha sido responsable del colapso de algunas industrias pesqueras comerciales. Varios métodos podrían reducir la cantidad de hipoxia causada por el ni“Nitrogen delivered to Gulf”: Reimpreso bajo la autorización de Nature, 403; 761, Derechos Reservados © 2000 trógeno lanzado a la cuenca del río Mississippi. Éstos incluyen:

falaya tcha

Macmillan Publishers Ltd.

• La reducción del uso de fertilizantes basados en nitrógeno y la mejora del almacenamiento de abonos. Reducir los escurrimientos de los comederos. • Plantar cultivos perennes en lugar de cultivos de frijol de soya y de maíz que necesitan grandes cantidades de fertilizantes en 10% del número de acres. • Eliminar el nitrógeno y el fósforo de las aguas residuales domésticas. • Restaurar de 2 a 4 millones de hectáreas (5-10 millones de acres) de humedales, los cuales absorben el nitrógeno de los escurrimientos.

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

Fuente: Mapa modificado de la zona muerta de R. B. Alexander, R. A. Smith y G. E. Schwartz, “Effect of Stream Channel Size on the Delivery of Nitrogen to the Gulf of Mexico”, Nature 17 (febrero de 2000): 761..

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El agua es un recurso renovable que circula de manera continua entre la atmósfera y la superficie de la Tierra. La energía del ciclo hidrológico es suministrada por el Sol. La pérdida de agua de las plantas se denomina evapotranspiración. El agua que infiltra el suelo y es almacenada en mantos freáticos en pequeños espacios entre las partículas de las rocas se denomina agua subterránea, y es lo contrario al agua superficial que ingresa al sistema de ríos como escurrimientos. Existen dos clases básicas de acuíferos: 1) los acuíferos sin confinar tienen una capa impenetrable en el fondo y reciben agua que se infiltra por arriba; la parte superior de la capa de agua se denomina nivel freático. 2) Un acuífero confinado está como en un sándwich entre dos capas impenetrables y muchas veces se encuentra bajo presión; el área de recarga puede encontrarse a una gran distancia de donde el acuífero es explotado para su uso. La forma en que la tierra se usa tiene un impacto muy importante sobre el índice de evaporación, escurrimiento e infiltración. Los cuatro usos humanos del agua son el doméstico, agrícola, en corriente e industrial. El uso del agua es medido ya sea por la cantidad extraída o por la consumida. El agua doméstica es escasa en muchas áreas metropolitanas; la mayoría se utiliza para el desecho de desperdicios y para el lavado, y sólo una pequeña parte para beber. El consumo más importante del agua es para la irrigación agrícola. Mientras que los principales usos del agua en corriente son para la energía hidroeléctrica, la recreación y la navegación. La mayor parte de los usos industriales del agua es para enfriar, disipar y transportar los materiales de desperdicio. Las principales fuentes de contaminación del agua son las aguas residuales municipales, los desperdicios industriales y los escurrimientos agrícolas. Los nutrientes, como los nitratos y fosfatos de las plantas de tratamiento de aguas residuales y los escurrimientos agrícolas, enriquecen el agua y estimulan el crecimiento de plantas acuáticas y algas. La materia orgánica en el agua requiere oxígeno para su descomposición y, por lo tanto, tiene una gran demanda bioquímica de oxígeno (DBO). El agotamiento del oxígeno disuelto puede producir la muerte de los peces y cambios en la comunidad normal de algas, lo cual origina problemas visuales y de olores. Las fuentes puntuales de contaminación son fáciles de identificar y resolver. Las fuentes no puntuales de contaminación, como los

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escurrimientos agrícolas y el drenaje de minas, son más difíciles de detectar y controlar que las de los municipios o industrias. La contaminación térmica ocurre cuando una industria regresa el agua caliente a su fuente. Los cambios en la temperatura en el agua pueden alterar la clase y cantidad de plantas y animales que viven en ella. Los métodos para controlar la contaminación térmica incluyen los estanques de enfriamiento, las torres de enfriamiento y las torres de enfriamiento seco. El tratamiento de las aguas residuales consiste en: el tratamiento primario, el cual es un proceso de sedimentación física; el tratamiento secundario es la degradación biológica de los desperdicios; y el tratamiento terciario es el tratamiento químico para eliminar componentes específicos. Los dos principales tipos de tratamiento secundario de aguas residuales son el filtro por goteo y los métodos de aguas residuales por lodos activados. La contaminación del agua freática proviene de una variedad de fuentes, como la agricultura, los rellenos sanitarios y los tanques sépticos. La contaminación marina por petróleo procede de la extracción del mismo, los accidentes de tanques petroleros, el escurrimiento de las calles, la eliminación inapropiada del aceite lubricante de las máquinas y de los cárteres de los autos, así como de las descargas intencionales de los tanques petroleros durante las maniobras de carga y descarga. El menoscabo en la calidad del agua puede amenazar de manera seria el uso de la tierra y del agua en el lugar. En Estados Unidos y otras naciones, la legislación ayuda a preservar ciertas áreas de aguas escénicas y de vida silvestre. Además, las líneas costeras y los humedales proporcionan servicios valiosos como espacios, filtros, reservas y áreas de vida silvestre. Los temas que causan más preocupación sobre la administración del agua son la explotación del agua subterránea, la salinidad creciente, el desvío de aguas y la administración del uso de agua urbana. Las áreas urbanas enfrentan varios problemas, como suministrar agua adecuada para el uso humano, recolectar y tratar el agua residual y manejar los escurrimientos del agua de tormentas de manera favorable para el medio ambiente. La planeación del agua involucra a muchas capas gubernamentales, lo cual hace difícil llevar a cabo una planeación efectiva.

PARTE CUATRO

Administración de recursos

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Problema-análisis ¿Hay plomo en su agua potable? Un lector de un importante periódico metropolitano escribió una carta al editor en la que describía la decisión de su familia de mudarse de los suburbios a la ciudad con el fin de experimentar las artes, la cultura, la diversidad y para ayudar a frenar la conurbación. Su familia estaba muy feliz con la decisión hasta que recibieron una carta del Departamento de agua de la ciudad en la cual se informaba que todos en el vecindario tenían plomo en su agua potable, y que costaría a cada propietario de casa miles de dólares reemplazar las tuberías viejas, una medida que podría o no arreglar el problema. El nivel de plomo era de 400 partes por miles de millones (ppb), es decir, 20 veces más alto que los niveles seguros. La Agencia de protección ambiental toma cartas en el asunto cuando el nivel excede a 15 ppb en 90% de los hogares verificados. ¿Cuál es el riesgo a la salud por la exposición al plomo? Los niños, los bebés y las mujeres embarazadas enfrentan el más alto riesgo debido a que los niños absorben el plomo a una velocidad más alta que los adultos y éste tiene un impacto mayor en el desarrollo de los cuerpos. Los estudios de los Centros para la prevención y control de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés) han establecido que es probable que la exposición a niveles altos de plomo provoque desórdenes de aprendizaje y problemas de comportamiento en bebés y en niños menores de seis años. Los adultos no están exentos de los efectos. La exposición a altos niveles de plomo está asociada con la alta presión arterial, la infertilidad, la disminución en las funciones musculares y de riñones, y hasta la posibilidad de cáncer. El plomo imita al calcio en el cuerpo, se mueve a través del hígado, riñones y cerebro; además, se puede almacenar en los huesos y dientes durante largos periodos. En el cerebro, el plomo interrumpe los mensajes eléctricos mandados a las células a través del cuerpo. ¿Por qué es la diseminación el principal problema? La causa fundamental de exposición al plomo es la pintura a base de este elemento que se encuentra en edificios antiguos; además, el agua potable representa 20% de la exposición. La EPA estima que 98% de los hogares en Estados Unidos tienen tuberías que, conforme pasa el tiempo y se van deteriorando, pueden lixiviar lentamente el plomo hacia el agua de grifo. El calor y la acidez ace-

leran el proceso, al igual que los cambios en los químicos utilizados para tratar el agua potable. Los niveles de exposición al plomo en el agua se incrementan 50% para los bebés que son alimentados con fórmulas. Si bien, el agua potable residencial es verificada de manera rutinaria, no existe ninguna regulación federal que examine el plomo de las escuelas y guarderías. Las preocupaciones de los padres y de los encargados de escuelas han llevado a examinar voluntariamente el nivel de plomo en áreas seleccionadas del país. ¿Qué se ha estado haciendo? El gobierno federal ha reconocido los severos problemas de salud para los niños y las mujeres embarazadas asociados con el plomo. La gasolina con plomo y la pintura de los hogares fueron prohibidas en la década de 1970. Las enmiendas a la Ley de agua potable segura de 1986 prohíben las tuberías de plomo así como las soldaduras en las nuevas construcciones y reparaciones. Sin embargo, existen miles de tuberías viejas de plomo en los sistemas de agua potable en todo Estados Unidos. Por ejemplo, en Washington, D.C., se está tratando de reemplazar 23 000 líneas de plomo del servicio de agua potable. La buena noticia es que estas acciones realizadas por el gobierno federal han producido una disminución significativa en los niveles de exposición al plomo. En el año 2001, 2.2% de los niños en edades de 1 a 5 tenían niveles de plomo en la sangre que excedían los estándares CDC, en comparación con 90% en 1976. La mala noticia es que las áreas urbanas y suburbanas en Maryland, Pennsylvania, Washington, Nueva York y el distrito de Columbia, por nombrar sólo algunos, han encontrado recientemente altos niveles de plomo en el agua potable de hogares, escuelas y guarderías. En 2004, el senador Jim Jeffords de Vermont introdujo la Ley de agua potable libre de plomo, que prohibiría todas las reparaciones de plomería con plomo y otorgaría 200 millones de dólares al distrito de Columbia para reemplazar la plomería de plomo en toda la ciudad.

¿Qué piensa que se debe hacer? • ¿Deben las escuelas y guarderías requerir que se examine el plomo en el agua potable? • Si se encuentran altos niveles de plomo, ¿quién pagaría por las soluciones de corto plazo como el agua embotellada y los exámenes adicionales o por las soluciones permanentes como la de reemplazo de todas las tuberías? • ¿Quién debe pagar para reemplazar las tuberías de plomo en los hogares y las ciudades en toda la nación?

Términos clave acuicludo 355 acuífero 354 acuífero confinado 355 acuíferos sin confinar 354 acuitardo 355 agua doméstica 357 agua potable 354 agua subterránea (o freática) 354 bacterias coliformes fecales, 366 ciclo hidrológico 354 contaminación térmica 369 demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 364 desvío de agua 372

CAPÍTULO 16

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Administración del agua

escurrimiento 354 escurrimiento de agua de tormentas 371 eutroficación 365 evapotranspiración 354 explotación del agua subterránea 376 factor limitante 364 lodos de aguas residuales 374 fuente puntual 365 fuentes no puntuales 365 intrusión de agua salada 377 irrigación 358 nivel freático 354 porosidad 355

pozos artesianos 355 salinización 376 sistema de filtrado por goteo 374 tratamiento de aguas residuales por lodos activados 374 tratamiento primario de aguas residuales 373 tratamiento secundario de aguas residuales 374 tratamiento terciario de aguas residuales 376 uso del agua en corriente 360 uso industrial del agua 359 zona vadosa 355

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Preguntas de repaso 1. Describa el ciclo hidrológico. 2. Distinga entre extracción y consumo de agua. 3. ¿Qué similitudes hay entre uso doméstico e industrial del agua? ¿En qué difieren del uso en corriente? 4. ¿Cómo se relaciona el uso del suelo con la calidad y cantidad del agua? ¿Puede proporcionar ejemplos de su localidad? 5. ¿Qué es la demanda bioquímica de oxígeno? ¿Cómo se relaciona con la calidad del agua? 6. ¿De qué manera la adición de nutrientes como los nitratos y fosfatos produce una reducción en la cantidad del oxígeno disuelto en el agua? 7. ¿En qué se difieren las fuentes difusas de las fuentes puntuales de contaminación del agua?

8. ¿Cómo se elimina la mayor parte de desperdicios industriales? ¿Cómo ha cambiado esto durante los pasados 25 años? 9. ¿Qué es la contaminación térmica? ¿Cómo se puede controlar? 10. Describa el tratamiento secundario, primario y terciario de las aguas residuales. 11. ¿Qué tipos de desperdicios se encuentran asociados con la agricultura? 12. ¿Por qué la administración del agua de tormenta representa un mayor problema en un área urbana que en una rural? 13. Defina la explotación de agua subterránea. 14. ¿De qué manera la irrigación incrementa la salinidad? 15. ¿Cuáles son los tres principales servicios del agua que son suministrados por las áreas metropolitanas?

Pensamiento crítico 1. Las fugas de los sistemas de distribución de agua dulce son responsables de cuantiosas pérdidas. ¿Es el agua tan valiosa que los gobiernos deben requerir sistemas que minimicen las fugas para preservar el recurso? ¿Bajo qué condiciones usted haría una evaluación al respecto? 2. ¿La gente que no se dedica a la agricultura tienen un interés especial en la forma en que el agua se utiliza para la irrigación? ¿Bajo qué condiciones el público general debe involucrarse en la toma de estas decisiones junto con los agricultores que están directamente implicados? 3. ¿Debe Estados Unidos permitir que México tome agua del río Grande y del río Colorado, ambos originados en Estados Unidos con afluencia en México? 4. ¿Cree que las plantas de energía hidroeléctrica a gran escala se deben promover como una alternativa renovable a las plantas de

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8.

energía que queman combustibles fósiles? ¿Qué criterios emplearía para esta decisión? ¿Cuáles son los costos y beneficios de la Unidad de Desviación Garrison? ¿Qué piensa que debe pasar con este proyecto? ¿Cómo podría ayudar a ahorrar agua dulce en su vida diaria? ¿Los ahorros valdrían los costos? Observe el ciclo hidrológico en la figura 16.3. Si el calentamiento global incrementa la temperatura a nivel mundial, ¿de qué manera la temperatura incrementada afectaría directamente al ciclo hidrológico? Después de leer la sección Un acercamiento al medio ambiente: El plan de agua de California, ¿usted cree que se debe desviar agua de California norte hacia California sur?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Uso y administración del agua

Agua subterránea

Contaminación del agua

Impacto de los humanos en el mar; contaminación

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PARTE CUATRO

Administración de recursos

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CAPÍTULO 16

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Administración del agua

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Contaminación y políticas El uso humano ha causado cambios en la calidad del agua del Lago Champlain.

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El Lago Champlain: no es fácil que permanezca limpio Alan W. McIntosh University of Vermont

E

l Lago Champlain es un río glacial magnífico y profundo, que se extiende 177 km (110 millas) del sur de Vermont hasta su desembocadero, en el Río Richeliu, en Québec del sur. Su cuenca de 21 408 kilómetros cuadrados (8 234 millas cuadradas) descansa sobre una de las partes con menos desarrollos en el occidente de Estados Unidos. La belleza extraordinaria del lago ha sido celebrada durante mucho tiempo. En 1870, el novelista Henry James describió el Lago Champlain como “... deliciosamente libre, noble y abierto... su gran belleza da un estilo realmente grandioso al paisaje”. Sin embargo, la realidad es que el Lago Champlain ahora está lejos de ser prístino. Sus aguas enfrentan la triple amenaza del enriquecimiento de fósforo, y de sustancias tóxicas persistentes como el mercurio y las especies invasoras como el mejillón cebra. Analicemos el desafío que representan cada una de estas cuestiones. En parte, los problemas originados por las altas concentraciones de fósforo son resultado de la percepción humana: “no nos gusta nadar o navegar en aguas que son verdosas a causa de las algas”. En términos simples, cuanto más fósforo ingrese al Lago Champlain, más verde se volverá el agua. Sin embargo, en años recientes se ha presentado un síntoma más siniestro de exceso de enriquecimiento. Las toxinas liberadas por el florecimiento de algas azul-verdosas en el verano han matado a varios perros que han ingerido el agua del lago. En un principio, la lucha por controlar las entradas de fósforo al lago fue muy fácil. Las plantas de tratamiento residual mejoraron y los detergentes con fosfatos se prohibieron. Después vino la parte dolorosa: 80% del fósforo que ingresa al Lago Champlain proviene de fuentes difusas de contaminación, de las cuales la agricultura representa 57% del total. Si bien las mejores prácticas administrativas, como la construcción de fosas para el estiércol en las granjas y el barrido de calles suburbanas ayudan a reducir los niveles de fósforo de los escurrimientos, la mayor parte del problema se resume en el cambio del comportamiento humano. Convencer a la gente de que recoja los desechos de sus mascotas, que reduzca su uso de compuestos químicos para el césped sigue siendo una tarea desmoralizadora. Mientras grandes fuentes puntuales de fósforo en la cuenca del Lago Champlain se han controlado en su mayor parte, ahora, la batalla real se extiende de casa en casa y de granja en granja. Aún más agobiantes son los desafíos presentados por el mercurio. Por mucho tiempo utilizado en productos que van desde barómetros hasta máquinas ordeñadoras, cuando este elemento es liberado en el ambiente, puede adquirir muchas formas. La más amenazante es el metilmercurio, que puede transformarse en sedimentos del lago por acción de las bacterias. Este compuesto orgánico soluble en grasa se biomagnifica en las redes alimenticias, por lo que alcanza peligrosos niveles en algunas especies de pesca deportiva. En el Lago Champlain, la perca contiene concentraciones tan altas de metilmercurio que las mujeres embarazadas han sido advertidas por el Departamento de salud de Vermont de que eviten el consumo de este pescado. Aunque los funcionarios han tratado de eliminar la mayor cantidad de mercurio en circulación mediante la recolección de termómetros y el reci-

claje de focos de luz fluorescente que contienen este elemento, casi 50% del mercurio en el pescado del Lago Champlain es transportado a la cuenca por los vientos, desde distantes plantas de energía de combustibles fósiles e incineradores. ¡Imagine el reto que implica para los funcionarios de Vermont tratar de controlar estas fuentes! La amenaza final proviene de las especies invasoras. Introducido a los Grandes Lagos en la década de 1980, el mejillón cebra, así como las ostras rayadas en forma de D del tamaño de la uña de un pulgar, se reproducen rápidamente y llegaron a la parte sur del Lago Champlain en 1993. Debido a que cada hembra puede liberar un millón de huevos cada año, el crecimiento de las poblaciones del mejillón después de la introducción se volvió explosivo. Las fotos submarinas revelan que secciones enteras del fondo del lago ahora están cubiertas por estos molestos moluscos. Además de que pueden causar lesiones con sus filosas conchas en los pies de nadadores incautos, también tapan las entradas de las tuberías del agua. Y, dado que cada mejillón filtra hasta un litro de agua al día, puede haber consecuencias ecológicas. Si los mejillones filtran el plancton del que muchas especies pequeñas dependen para alimentarse, redes alimenticias enteras pueden estar en riesgo de colapsarse. Mientras algunos ecosistemas, como ciertas porciones del río Hudson que cambiaron rápidamente después de la invasión del mejillón cebra, transformaciones similares aún no son aparentes en el Lago Champlain, pero sólo el tiempo lo dirá. A continuación una reflexión final acerca de la lucha para proteger el Lago Champlain: Recuerde que los ecosistemas son complejos. Con más de 80 especies de peces e incontables formas diferentes de vida en el lago, es muy difícil imaginarse quién alimenta a quién. ¿Qué pasa cuando las algas en la base de la red alimenticia son estimuladas por un exceso de fósforo, mientras que los peces en la cima de la red como la perca pueden producir menos descendencia debido a los efectos del mercurio? Agregue una especie invasora o dos a la mezcla, se vuelve casi imposible predecir cómo se comportarán los ecosistemas del lago. Éste, quizás es el reto mayor para quienes tratan de proteger la calidad de los lagos, como el Champlain.

¿Qué piensa al respecto? 1. Cuando considera lo que es un ecosistema, ¿usted diría que es el lago mismo o es la cuenca entera del lago? ¿Por qué? 2. ¿El uso de sustancias tóxicas como el mercurio debe estar prohibido en la cuenca del lago Champlain? ¿Por qué sí o por qué no? 3. ¿Es justo que los agricultores y los propietarios de casas en los suburbios que están dentro de la cuenca del Lago Champlain, pero relativamente lejos de éste, gasten dinero para controlar el fósforo? ¿Por qué sí o por qué no? 4. ¿Se le ocurre una forma en que se pueda controlar la diseminación del mejillón cebra? 5. De los tres retos analizados en este ensayo, ¿cuál piensa que es el más fácil de resolver? ¿Por qué?

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Problemas referentes a la calidad del aire

Contenido del capítulo Objetivos La atmósfera Contaminación de la atmósfera Categorías de contaminantes del aire Monóxido de carbono Materias particuladas Dióxido de azufre Dióxido de nitrógeno Plomo Compuestos orgánicos volátiles Ozono a nivel de la troposfera y smog fotoquímico Contaminantes peligrosos del aire

Control de la contaminación del aire Emisiones de vehículos de motor Emisiones de partículas de materia Emisiones de las plantas de energía Ley de aire limpio

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Reconocer que el aire es capaz de aceptar y dispersar cantidades considerables de contaminantes. • Enumerar las principales fuentes y efectos de los seis contaminantes críticos del aire. • Describir cómo se forma el smog fotoquímicos y de qué manera afecta a los humanos. • Explicar cómo se forma la lluvia ácida. • Entender que las actividades humanas alteran la atmósfera de tal manera que pueden cambiar el clima.

• Describir las clases de cambios que pueden ocurrir como resultado del calentamiento global. • Describir el vínculo entre el uso de los clorofluorocarbonos y la destrucción del ozono estratosférico. • Reconocer que existen muchas acciones positivas para mejorar la calidad del aire. • Reconocer que las áreas cerradas atrapan contaminantes de aire que normalmente se diluyen en la atmósfera.

Deposición ácida Adelgazamiento de la capa de ozono Calentamiento global y cambio climático Causas del calentamiento global y del cambio climático Consecuencias potenciales del calentamiento global y del cambio climático

Manejo del cambio climático Eficiencia energética Función de la biomasa Fuerzas económicas y políticas Contaminación del aire en espacios cerrados

Problema-análisis. Contaminación, políticas y elecciones personales Un acercamiento al medio ambiente Contaminación por ruido, pág. 399 El humo de segunda mano, pág. 404 Radón, pág. 414 Perspectiva global Contaminación del aire en la Ciudad de México, pág. 392 El Protocolo de Kyoto sobre los gases invernadero, pág. 412

1987 El Protocolo de Montreal acordó eliminar de manera progresiva los compuestos químicos que reducen la capa de ozono estratosférico. 1988 Fue establecido el Panel internacional sobre el cambio climático. 1997 Se estableció el Protocolo de Kyoto sobre el cambio climático. 1985 Las emisiones de compuestos orgánicos volátiles de Estados Unidos equivalían a 24 300 toneladas métricas. 1982 Las emisiones de plomo de Estados Unidos ascendieron a 55 000 toneladas métricas.

2004 El agujero en la capa de ozono estratosférioco del Antártico medía casi 27 millones de kilómetros cuadrados (10 millones de millas cuadrada), pero no parecía incrementarse. 2004 Los científicos llegaron al consenso de que la actividad humana estaba ocasionando que el clima se calentara más. 2004 Un total de 120 países habían ratificado el Protocolo de Kyoto. Sin embargo, Estados Unidos se retiró. 2002 Las emisiones estadounidenses de compuestos volátiles orgánicos ascendían a 14 800 toneladas métricas (una disminución de 40%). 2002 Las emisiones estadounidenses de plomo ascendían a 3 750 toneladas métricas (una disminución de 93%).

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La atmósfera

CAPÍTULO 17

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100 90 Kilómetros por encima del nivel del mar

La atmósfera (aire) está compuesta de 78.1% de nitrógeno, 20.9% de oxígeno y muchos otros gases como argón, dióxido de carbono, metano y vapor de agua, que suman un total de cerca de 1%. Debido a la atracción de la fuerza gravitacional, la mayor parte de la atmósfera se encuentra muy cerca de la Tierra, de manera que se vuelve menos densa cuando está más alejada de ésta. En las diferentes capas de la atmósfera, el nitrógeno y el oxígeno son los gases más comunes, aunque las moléculas se encuentran muy apartadas a mayores altitudes. La atmósfera está compuesta de cuatro capas. (Ver figura 17.1.) La troposfera se extiende de la superficie de la Tierra a casi 10 kilómetros (cerca de 6.2 millas) por encima de la Tierra. En realidad, varía por alrededor de 8 a 18 km (5-11 millas), según la posición de la Tierra y la estación del año. La temperatura de la troposfera disminuye casi 6°C (11°F) por cada kilómetro por encima de la superficie. La troposfera contiene la mayoría del vapor de agua de la atmósfera, en la capa donde se presenta el clima. La segunda capa es la estratosfera, que se extiende desde la parte superior de la troposfera a cerca de 50 km (aproximadamente 31 millas) y contiene en su mayor parte ozono. El ozono se encuentra en una banda entre 15 y 30 km (9-19 millas) por encima de la superficie de la Tierra. Debido a que la capa de ozono absorbe la radiación del sol, las capas superiores de la estratosfera son más calientes que las inferiores. La mesosfera, que es la tercera capa de la atmósfera, tiene una temperatura decreciente y se encuentra de 50 a 80 km (31 a 50 millas) por encima de la superficie de la Tierra. Por último, la termosfera es una capa con temperatura decreciente que se extiende aproximadamente 300 km (186 millas) por encima de la superficie de la Tierra. A pesar de que la fuerza gravitacional mantiene la mayoría del aire cerca de la Tierra, éste no es estático, ya que al absorber calor de la superficie de la Tierra, se expande y se eleva. Cuando el contenido de calor es radiado al espacio, el aire se enfría, se vuelve más denso y fluye hacia la superficie de la Tierra. Cuando el aire circula de forma vertical debido al calor y al enfriamiento, también se mueve horizontalmente sobre la superficie de la Tierra, ya que ésta rota sobre su propio eje. La combinación de todos los movimientos de aire crea los patrones climáticos característicos de las diferentes regiones del mundo. (Ver figura 17.2.)

Termosfera

80 Mesosfera

70 60 50 40

Estratosfera 30 Ozono 20 Aeroplano 10 Monte Everest

Troposfera

0

Figura 17.1 La atmósfera.

La atmósfera está dividida en troposfera, la capa relativamente densa de gases que está cerca de la superficie de la Tierra; estratosfera, más distante con gases similares pero menos densa; mesosfera; y por último, termosfera. El clima tiene lugar en la troposfera, y la capa de ozono se encuentra en la estratosfera.

60° Vientos del oeste

Corrientes de convección

30°

Vientos estables

0°

30°

60°

Figura 17.2 Patrones globales de vientos.

El viento es el movimiento del aire ocasionado por la rotación de la Tierra, así como por los cambios en la presión atmosférica causados por las diferencias en la temperatura. Ambos contribuyen a los patrones del movimiento del aire en el mundo. En Norteamérica, la mayoría de los vientos provienen del oeste (de oeste a este).

Problemas referentes a la calidad del aire

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1. Concentración promedio en una hora, 25 de junio de 2003 0-60 ppb 61-79 ppb 80-99 ppb 100-110 ppb 111-124 ppb 125+ ppb Sin datos

Figura 17.3 Contaminación del aire y centros poblacionales.

La concentración de la población en Norteamérica oriental crea las condiciones que originan los problemas de contaminación aérea regional. Dado que los vientos prevalecientes van de occidente a oriente, cada ciudad agrega sus contaminantes, y la calidad del aire se deteriora (ppb = partes por mil millones).

Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

Contaminación de la atmósfera La contaminación es cualquier adición de materia o energía que degrada el ambiente para los humanos y otros organismos. Debido a que las acciones humanas son la principal causa de la contaminación es posible hacer algo para impedirla. Existen varias fuentes naturales de gases y de partículas que degradan la calidad del aire, como el material emitido por los volcanes, el polvo de la erosión causada por del viento, y los gases provenientes de la descomposición de plantas y animales muertos. Dado que estos eventos no son controlados por los humanos, no podemos hacer mucho para evitarlos. Sin embargo, las emisiones de los automóviles, los olores químicos, el humo de las fábricas y materiales similares se consideran como contaminantes del aire y serán el eje de este capítulo. El problema de la contaminación del aire está directamente relacionado con la cantidad de personas que viven en un área y la clase de actividad en la que están involucradas. Cuando una población es pequeña y su uso de energía es bajo, el impacto humano es mínimo. Los contaminantes que se liberan en el aire son diluidos y transportados por el viento, lavados del aire por la lluvia, o reaccionan con el oxígeno del aire para conformar materiales inocuos. Por lo tanto, el efecto negativo general es mínimo. Sin embargo, nuestra civilización industrializada y urbanizada tiene densas concentraciones de personas que utilizan grandes cantidades de combustibles fósi-

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les para propósitos fabriles, de transportación y domésticos. Estas actividades liberan enormes cantidades de productos contaminantes en nuestro ambiente. Es probable que los gases y partículas pequeñas liberadas en la atmósfera permanezcan cerca de la Tierra debido a la gravedad. No nos deshacemos de ellos, sólo son diluidos y desplazados al área inmediata. Cuando la gente vivía en pequeños grupos, el humo de sus fogatas era diluido. Se producía en tan bajas concentraciones que no interfería con los grupos vecinos que se encontraban en la misma dirección del viento. En las áreas urbanas industrializadas, los contaminantes no siempre pueden diluirse antes de que el aire alcance otra ciudad. El aire contaminado de Chicago continúa en esa condición cuando llega a Gary, Indiana, incluso se complementa con los desechos de Detroit y de Cleveland y, por último, se mueve hacia el sureste de Canadá y Nueva Inglaterra hacia el océano. Si bien, no todo centro poblacional agrega la misma clase o cantidad de contaminantes, cada una se adiciona a la carga total transportada. Un buen ejemplo para ilustrar los efectos de los centros de población en los niveles de contaminación es la producción de ozono a nivel de tierra (llamado ozono troposférico). El ozono a nivel de tierra es un subproducto del uso del automóvil. (Este tema será analizado con mayor detalle más adelante en este capítulo.) A pesar de que el ozono en la atmósfera es valioso para proteger la Tierra de la radiación ultravioleta, a nivel de troposfera puede dañar severamente el tejido pulmonar. El mapa de la figura 17.3 muestra los valores

picos del ozono a nivel de la troposfera del 25 de junio de 2003. Fue un mal día, pero señaló la naturaleza regional de los problemas de contaminación del aire. La contaminación del aire no sólo es un problema estético, también ocasiona problemas de salud. Miles de muertes están directamente relacionadas con la deficiente calidad del aire en las ciudades. Muchas de las grandes urbes del mundo en vías de desarrollo tienen una calidad del aire extremadamente baja. Al menos dos contaminantes en Pekín, la Ciudad de México y El Cairo exceden los lineamientos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) respecto de la calidad del aire. Las causas de esta contaminación del aire son las fogatas abiertas, grandes cantidades de vehículos de motor mantenidos de manera deficiente, y plantas industriales mal reguladas. La Organización Mundial de la Salud estima que la contaminación de aire urbano es responsable de 3 millones de muertes cada año. No sólo la mala calidad del aire en tales ciudades incrementa la tasa de mortalidad, sino que la salud general de la población resulta deteriorada. Alrededor de 20 a 30% de todas las enfermedades respiratorias parecen ser causadas por la contaminación del aire. La tos crónica y la susceptibilidad a infecciones, son comunes en estas ciudades. Las muertes por este tipo de contaminación ocurren principalmente entre la gente de edad avanzada, los enfermos y los muy jóvenes. Las inflamaciones bronquiales, la susceptibilidad a infecciones y la irritación de las membranas mucosas de los ojos y la nariz, indican que la contaminación del aire debe ser reducida.

Categorías de contaminantes del aire Alrededor del mundo, cinco tipos principales de sustancias son liberadas, en su forma original y directamente en la atmósfera, en suficientes cantidades para representar un riesgo para la salud y se denominan contaminantes primarios del aire. Son el monóxido de carbono, los compuestos orgánicos volátiles (hidrocarburos), paetículas de materia, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Los contaminantes primarios del aire interactúan entre sí en presencia de la luz del sol para formar nuevos compuestos como el ozono, el cual se conoce como contaminante secundario del aire. Los contaminantes secundarios del aire también se forman de reacciones con sustancias que se presentan naturalmente en la atmósfera. Además, la Agencia de protección ambiental de Estados

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:29 PM

Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) tiene una categoría de contaminantes del aire conocida como contaminantes críticos del aire. Los contaminantes críticos del aire son aquellos cuyos estándares específicos de calidad del aire han sido establecidos por la EPA. (Ver tabla 17.1.) Estos contaminantes son el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, el ozono, el dióxido de azufre, las partículas de materia y el plomo. Además, existen ciertos compuestos con alta toxicidad que son conocidos como contaminantes aéreos peligrosos del aire o tóxicos aéreos.

Contaminación del aire

Monóxido de carbono

Plomo (Pb) Materia particulada (PM10)

El monóxido de carbono (CO) es producido cuando los materiales orgánicos como la gasolina, el carbón, la leña y la basura son incinerados con oxígeno insuficiente. El dióxido de carbono se forma cuando se incineran compuestos que contienen carbono con abundante oxígeno presente (C + O2 씮 CO2). Cuando la cantidad de oxígeno es restringida, se forma monóxido de carbono en lugar de dióxido de carbono (2C + O2 씮 2CO). Cualquier proceso que implique la incineración de combustibles fósiles tiene el potencial de producir monóxido de carbono. La fuente individual más grande de monóxido de carbono en el mundo es el automóvil. (Ver figura 17.4.) Cerca de 60% del monóxido de carbono proviene de vehículos manejados en carretera y 30% se deriva de vehículos no usados en carreteras. El resto proviene de otros procesos que implican la incineración (plantas de energía, industria, combustión de hojas, etc.). A pesar de que la mayor eficiencia del combustible y el uso de convertidores catalíticos han reducido las emisiones de monóxido de carbono por kilómetro manejado, este contaminante sigue representando un problema debido al incremento en el número de automóviles en carreteras y a la cantidad de kilómetros manejados. En áreas humanas, 90% del monóxido de carbono proviene de vehículos de motor. En muchas partes del mundo, los automóviles tienen un mantenimiento deficiente y quizá tengan un equipo de contaminación inoperable, lo cual produce cantidades mayores de monóxido de carbono. El monóxido de carbono es peligroso debido a que se une a la hemoglobina de la sangre y hace que ésta transporte menos oxígeno. Implica un riesgo aún mayor en espacios cerrados, donde no se diluye por el aire fresco que ingresa al espacio. La exposición por varias horas al aire que contiene sólo 0.001% de monóxido de carbono puede provocar la muerte, ya que éste permanece unido

CAPÍTULO 17

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Tabla 17.1

Estándares de contaminación del aire

Periodo de medición

Estándares estadounidenses de calidad del aire ambiental nacional

Objetivos de calidad del aire de la Unión Europea

Contaminantes críticos del aire de la EPA Monóxido de carbono (CO) Dióxido de nitrógeno (NO2) Ozono a nivel del suelo (O3)

Materia particulada (PM2.5) Dióxido de azufre (SO2)

8 horas promedio 1 hora promedio media anual 1 hora 8 horas promedio 1 hora promedio 3 meses promedio media anual 24 horas promedio media anual 24 horas promedio media anual 24 horas promedio 3 horas promedio 1 hora promedio

(9 ppm) (10 mg/m3) (35 ppm) (40 mg/m3) (0.053 ppm) (100 µg/m3) (0.08 ppm) (157 µg/m3) (0.12 ppm) (235 µg/m3) (1.5 µg/m3) (50 µg/m3) (150 µg/m3) (15 µg/m3) (65 µg/m3) (0.03 ppm) (78 µg/m3) (0.14 ppm) (365 µg/m3) (0.50 ppm) (1300 µg/m3)

10 mg/m3 40 µg/m3 200 µg/m3 120 µg/m3 0.5 µg/m3 20 µg/m3 50 µg/m3

125 µg/m3 350 µg/m3

Otros contaminantes comunes del aire Benceno

Compuestos orgánicos volátiles

media anual

Sin estándares establecidos, pero los niveles actuales están por debajo de 2.5 µg/m3 Sin estándares establecidos, pero se necesitan reducciones para minimizar el ozono en la atmósfera baja

5 µg/m3

Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos y Comisión Europea.

Figura 17.4 Monóxido de carbono. La fuente principal de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno es el motor de combustión interna, el cual es el más utilizado para proporcionar la mayor parte de nuestra transportación. Cuanto mayor sea el número de automóviles, más concentrados serán los contaminantes. Las concentraciones de monóxido de carbono de cientos de ppm son comunes en las horas pico del tráfico en las grandes áreas metropolitanas. Estas concentraciones son lo bastante considerables para causar fatiga, mareos y dolores de cabeza.

Problemas referentes a la calidad del aire

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1/24/06 3:42:30 PM

Contaminación del aire en la Ciudad de México En la década de 1990, la Ciudad de México fue etiquetada como la urbe con la peor contaminación del aire jamás registrada. El aire sobre la Ciudad de México excedió los límites de ozono establecidos por la Organización Mundial de la Salud durante más de 300 días en un año. La ciudad tenía cerca de 35 000 fábricas y 3.6 millones de vehículos. Una gran proporción de la contaminación del aire fue producto de los automóviles, ya que la mayoría de esos vehículos eran modelos muy viejos que estaban mal afinados y, por lo tanto, contaminaban el aire con una mezcla de hidrocarburos, monóxido de carbono y dióxido de nitrógeno. La altitud de la ciudad de más de 2 000 metros (6 500 pies) provocó una contaminación aún mayor de los automóviles, ya que a tales altitudes no quemaban el combustible de forma tan eficiente. La ubicación de la Ciudad de México en un valle también proporciona las condiciones adecuadas para las inversiones térmicas durante el invierno. La mejoría en la calidad del aire ha requerido cambios importantes en la industria y en el transporte de la Ciudad de México. Las campañas de información pública animan a la gente a mantener sus automóviles afinados para reducir la contaminación del aire, y la gasolina libre en plomo ha sido puesta a la venta y está siendo muy utilizada, también se requirió el uso de la gasolina de combustión más limpia, y ahora se precisan convertidores catalíticos en todos los automóviles fabricados después de 1991. Además, se prohibió el uso de taxis fabricados antes de 1985, y para el año 2002, todos los taxis anteriores a 1991 tuvieron que ser reemplazados. Se prohibió a los automóviles personales y a los taxis circular un día a la semana por las calles. Esto alentó a la gente a utilizar el transporte público y a compartir su coche. Asimismo, el gobierno está mejorando el transporte público y busca hacerlo más atractivo para que las personas opten por éste y usen menos su automóvil privado; ambas acciones están enfocadas a reducir el número de automóviles que liberan contaminantes en el aire. Algunas industrias contaminantes han sido reubicadas fuera del área metropolitana de la Ciudad de México. Una refinería de petróleo propiedad del gobierno fue

a la hemoglobina durante largo tiempo, y aun en pequeñas cantidades tiende acumularse y reducir la capacidad de transportar oxígeno en la sangre. La cantidad de monóxido de carbono producida en el tráfico pesado puede ocasionar dolores de cabeza, adormecimiento y visión borrosa. El hábito de fumar cigarrillos también es una fuente importante de monóxido de carbono, ya que el fumador inhala directamente el humo. Una persona que fuma grandes cantidades de tabaco en una congestión de tráfico está doblemente expuesta y puede experimentar una reacción muy severa y desgastante en comparación con un conductor no fumador. Por fortuna, el monóxido de carbono no es un contaminante persistente. Se combina

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Cambios en la calidad del aire del área metropolitana de la Ciudad de México Contaminante Ozono Partículas Monóxido de carbono Dióxido de nitrógeno Dióxido de azufre Plomo

Número de días en que las concentraciones excedieron los estándares de calidad del aire 1990

2002

325 58 43 31 11 4

280 4 0 0 0 0

cerrada y se convirtió en un parque, mientras que las plantas de energía y muchas otras industrias han cambiado el petróleo por el gas natural, el cual contamina menos. Por otro lado, los mecanismos de recuperación de vapor se han instalado en estaciones de gasolina y en centros de distribución. Estas acciones han tenido importantes efectos en la calidad del aire de la Ciudad de México. A pesar de que el ozono continúa siendo un importante problema, como lo es en las áreas metropolitanas de todo el mundo, las concentraciones de plomo, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre se han reducido a niveles por debajo de los estándares actuales de calidad del aire. Para controlar el ozono, serán necesarias restricciones cada vez más fuertes sobre las industrias contaminantes y el uso de automóviles privados.

con facilidad con el oxígeno en el aire para formar dióxido de carbono (2CO + O2 --> 2CO2). Por lo tanto, el aire se puede limpiar de monóxido de carbono si no se introduce una nueva cantidad de éste. El control del monóxido de carbono en Estados Unidos ha sido muy bueno. Los niveles de este contaminante disminuyeron casi 21% entre 1993 y 2002, y la mayoría de las comunidades ahora cumplen con los estándares establecidos por la EPA. Esto fue logrado gracias a una variedad de controles en la industria y, en particular, en los vehículos de motor. Los convertidores catalíticos reducen la cantidad de monóxido de carbono liberada por el motor del vehículo, y en muchas ciudades con este problema se utiliza un combustible especialmente formulado

para producir menos monóxido de carbono. Muchas veces, estos combustibles se utilizan sólo en el invierno, cuando el motor del auto funciona con menos eficiencia y produce más monóxido de carbono.

Materia particulada La materia particulada consiste en diminutos fragmentos sólidos (10 micras y más pequeñas) y gotas de líquido dispersas en la atmósfera. Una micra es una millonésima parte de un metro. Muchas bacterias miden aproximadamente una micra de diámetro. La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos ha establecido los estándares para partículas menores de 10 micras (PM10) y 2.5

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:32 PM

micras (PM2.5). La mayoría de las partículas más gruesas (mayores de 2.5 micras) son principalmente contaminantes como el polvo y partículas de carbono que se liberan directamente al aire. Los viajes en carreteras, las actividades agrícolas, los sitios de construcción, los procesos industriales y las partículas de humo provenientes de incendios son las principales fuentes de partículas gruesas. Las partículas finas (2.5 micras o menos) son en su mayor parte contaminantes secundarios que se forman en la atmósfera por la interrelación de contaminantes primarios del aire. Los sulfatos y nitratos formados a partir del dióxido de azufre y de los óxidos nitrogenados son ejemplos de ello. Las partículas producen problemas que van desde la molestia por la reducción de la visibilidad en los parques o el polvo acumulado en la mesa del patio trasero hasta los efectos cancerígenos (causantes de cáncer) de los asbestos. Con frecuencia, las partículas gruesas son fácilmente detectadas por el público. Por ejemplo, el cargado humo negro de una fábrica o una vista oscurecida por el polvo se puede observar sin un equipo costoso de monitoreo y por lo general provoca lagrimeo de ojos. Las partículas se pueden acumular en los pulmones e interferir con su capacidad de intercambio de gases. Por lo general, tales daños al pulmón se presentan en personas que han estado expuestas en repetidas ocasiones a grandes cantidades de partículas en el trabajo. Los mineros y otras personas que trabajan en condiciones donde abunda el polvo son los más propensos a ser afectados. Las gotas y las partículas sólidas también sirven como centros para la deposición de otras sustancias provenientes de la atmósfera. Cuando respiramos aire que contiene partículas, entramos en contacto con concentraciones de otros materiales potencialmente más dañinos que se han acumulado en ellas. Los ácidos sulfúrico, nítrico y carbónico que irritan el recubrimiento de nuestro sistema respiratorio, con frecuencia están asociados con las partículas. La cantidad de contaminación PM10 ha disminuido cerca de 9% entre 1996 y 2002. La EPA ha estado estableciendo estándares para las partículas PM2.5 en un periodo más corto, ya que la contaminación de esas partículas disminuyó sólo 7% entre 1996 y 2002.

Dióxido de azufre El dióxido de azufre (SO2) es un compuesto de azufre y oxígeno que es producido cuando los combustibles fósiles que contienen azufre son incinerados (S + O2 씮 SO2). El azufre

CAPÍTULO 17

cap enger 17.indd 393

está presente en el carbón y el petróleo debido a que éstos fueron producidos a partir de los cuerpos de organismos que tenían azufre como componente de algunas de sus moléculas. Cuando los combustibles fósiles son incinerados, el azufre combinado con el oxígeno forma el dióxido de azufre. En la actualidad, más de 65% del dióxido de azufre es liberado en la atmósfera y proviene de plantas de energía, principalmente de aquellas que queman carbón. El dióxido de azufre tiene un olor punzante, que irrita el tejido respiratorio y agrava las enfermedades asmáticas y respiratorias. También reacciona con el agua, el oxígeno y otros materiales en el aire para formar ácidos que contienen azufre. Estos ácidos se pueden adherir a las partículas que, cuando se inhalan, son muy corrosivas del tejido pulmonar. Estas partículas portadoras de ácidos también están implicadas en la lluvia ácida, la cual se analiza en la sección Deposición ácida de este capítulo. En 1306, Eduardo I de Inglaterra prohibió la incineración de las “coles de mar”, es decir, el carbón encontrado en la línea costera de Londres. Este carbón contenía azufre y era, en parte, responsable de la mala calidad del aire de la ciudad. La prohibición del monarca bien podría ser la primera legislación ambiental concerniente a la calidad del aire. Londres también fue el sitio de una de las primeras neblinas mortales. En 1952, la ciudad fue cubierta por una densa niebla durante varios días. Durante este tiempo, el aire sobre la ciudad no se pudo mezclar con las capas del aire de la atmósfera superior debido a las condiciones de la temperatura. Las fábricas continuaron liberando humo y polvo en esta capa estancada de aire, y se llenó tanto de niebla, humo y polvo que la gente se perdía hasta en sus entornos familiares. Esta combinación de humo (smoke) y niebla (fog) se denominó smog. Muchos residentes londinenses presentaron naúseas, dolores de cabeza y malestares respiratorios como resultado de la aspiración de este aire. Cerca de 4 000 personas murieron en pocas semanas. Los decesos fueron asociados con los altos niveles de compuestos sulfúricos en el smog. Miles más, sufrieron de irritación severa bronquial, gargantas irritadas y dolores de pecho. Debido a que las principales fuentes de dióxido de azufre son las plantas energía y éstas son fácilmente monitoreadas, se han realizado grandes avances para reducir la cantidad liberada de dióxido de azufre. En Estados Unidos, entre 1993 y 2002, los niveles de SO2 disminuyeron cerca de 30%.

Problemas referentes a la calidad del aire

Dióxido de nitrógeno La incineración de combustibles fósiles produce una mezcla de compuestos que contienen nitrógeno y se conocen comúnmente como óxidos de nitrógeno (NOX). Estos compuestos se forman debido a que las moléculas de nitrógeno y oxígeno en el aire se combinan entre sí cuando están sujetas a las altas temperaturas experimentadas durante la combustión. Las dos moléculas más comunes son el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). La principal molécula producida es el monóxido de nitrógeno (N2 + O2 씮 2NO), pero en el aire, el monóxido de nitrógeno se puede convertir en dióxido de nitrógeno (2NO + O2 씮 2NO2) para producir una mezcla de NO y NO2. Por lo tanto, el NO2 es, en su mayor parte, un contaminante secundario. El dióxido de nitógeno es un gas altamente reactivo de color café rojizo, que es responsable de la mayor parte de la bruma visible sobre las ciudades, por lo que ocasiona problemas respiratorios y es un componente de la lluvia ácida. El dióxido de nitrógeno también es importante en la producción de la mezcla de contaminantes secundarios conocida como smog fotoquímico, el cual es analizado en la sección Ozono a nivel la troposfera y smog fotoquímico en este capítulo. El motor de los automóviles representa la fuente primaria de los óxidos de nitrógeno, ya que representa casi 50% de éstos. Para ello, los convertidores catalíticos reducen de manera importante la cantidad de monóxido de nitrógeno liberado del motor de combustión interna. (Casi 75% de NO producido por un motor de auto se convierte de nuevo en N2 y O2 mediante el convertidor catalíticos del auto.) Sin embargo, el incremento de la cantidad de automóviles y kilómetros manejados ha producido una mejora modesta de casi 10% en la disminución de los óxidos de nitrógeno entre 1993 y 2002. Los cálculos de la EPA sugieren que antes de 2000, los niveles de NOX en realidad estaban incrementándose. En la actualidad, los óxidos de nitrógeno siguen siendo una categoría importante de contaminantes aéreos.

Plomo El plomo (Pb) entra al cuerpo mediante la inhalación de partículas transportadas por el aire o el consumo de la cantidad depositada sobre las superficies. El plomo se acumula en el cuerpo y provoca una variedad de efectos en la salud, como retraso mental y daños a los riñones. En una época, la principal fuente de

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1/24/06 3:42:38 PM

Compuestos orgánicos volátiles Además de monóxido de carbono, los automóviles emiten una variedad de compuestos orgánicos volátiles (COV), los cuales están conformados principalmente de carbono e hidrógeno, por lo que son conocidos como hidrocarburos. Son considerados volátiles porque se evaporan en el aire; por lo tanto, los compuestos orgánicos transportados por el aire son compuestos orgánicos volátiles. Los compuestos orgánicos volátiles encontrados en el aire se evaporan de las fuentes de combustibles o son residuos de combustibles que no se quemaron por completo. El uso del motor de combustión interna representa casi 45% de los compuestos orgánicos volátiles liberados en el aire, mientras que la refinación y otras industrias contribuyen a una cantidad equivalente, de manera que cerca de 90% de los COV proviene de vehículos y actividades industriales. Los productos de consumo como

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Emisiones de plomo 4500 4000

Emisiones (miles de toneladas métricas)

plomo transportado por el aire provenía de los aditivos de la gasolina. Este elemento se añadía a la gasolina para ayudar a los motores a funcionar con más eficiencia. El reconocimiento de que las emisiones de plomo eran peligrosas provocó que estos aditivos fueran eliminados de la gasolina en Norteamérica y Europa. Sin embargo, muchos otros países en el mundo siguen utilizando gasolina con plomo, aun cuando la tendencia es hacia la eliminación de este material. En la actualidad, aproximadamente 80% de la gasolina vendida en el mundo es libre de plomo. Dado que la gasolina con plomo ha sido eliminada en gran parte del mundo desarrollado, los niveles de este contaminante han descendido. En Norteamérica, los niveles de plomo cayeron 94% entre 1982 y 2002. Y, alrededor del mundo, disminuyeron 50%. (Ver figura 17.5.) Otra fuente importante de plomo son las pinturas. Muchos hogares antiguos tienen pintura que contiene plomo, dado que varios de sus componentes son pigmentos coloreados. El polvo de la pintura vieja, la remodelación o la demolición es emitido a la atmósfera. A pesar de que la cantidad de plomo puede ser mínima, su presencia en los hogares implica una exposición importante de los habitantes, en particular los niños más pequeños, quienes chupan las superficies pintadas y muchas veces se comen las hojuelas de pintura. Hoy en día, no obstante, las fuentes industriales como los hornos de fundición de metales y las fábricas de baterías representan casi 80% de las emisiones de plomo.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

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1

0 6 0 99 99 00 1-1 91-1 97-2 8 19 19 19

80

-19

1 97

Figura 17.5 Emisiones de plomo. La cantidad de plomo liberado en la atmósfera ha descendido de manera significativa desde principios de la década de 1980, cuando los aditivos de plomo fueron eliminados de las gasolineras en Norteamérica y en gran parte de Europa. Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA), Oficina de aire y radiación.

la pintura con base de aceite, encendedores de carbón vegetal y muchos otros químicos también merecen atención. Algunos COV son tóxicos y se conocen por ser muy dañinos para el aire, ya que contribuyen con la producción de contaminantes aéreos secundarios encontrados en la contaminación por smog. El smog será analizado en la sección Ozono a nivel de la troposfera y smog fotoquímico de este capítulo. Las diferentes modificaciones a los automóviles han reducido de manera esencial la cantidad de compuestos orgánicos volátiles que ingresan en la atmósfera. Tres de estas modificaciones son: el reciclaje de algunos gases en el motor de manera que se consuman y no escapen, ya que así se incrementa la proporción del oxígeno en la mezcla de combustible-aire para conseguir una incineración más completa del combustible; el uso de dispositivos para impedir que se liberen gases del tanque de combustible y la caja del cigüeñal o cárter; además, los convertidores catalíticos permiten que los compuestos orgánicos sin incinerar en los gases agotados sean oxidados de manera más completa a fin de que menos compuestos orgánicos volátiles se liberen por el tubo de escape. En las fuentes industriales también se han logrado reducciones al exigir un rendimiento de cuentas sobre las emisiones, y fomentar la sustitución de compuestos

no volátiles por compuestos orgánicos volátiles. Por ejemplo, el uso creciente de pinturas y recubrimientos que no requieren solventes orgánicos ha reducido de manera considerable la cantidad de COV liberados de las fuentes industriales. Gracias a las diversas modificaciones a los automóviles y otras restricciones, la cantidad de compuestos orgánicos volátiles disminuyó 25% entre 1993 y 2002 en Estados Unidos.

Ozono a nivel de la troposfera y smog fotoquímico El ozono (O3) es una molécula que consiste en tres átomos de oxígeno que no están ligados entre sí. Es una molécula extremadamente reactiva que irrita los tejidos respiratorios y puede ocasionar daños pulmonares permanentes. También daña las plantas y reduce las producciones agrícolas. El ozono es un contaminante secundario que se forma como un componente del smog fotoquímico. El smog fotoquímico es una mezcla de contaminantes como el ozono, los aldehídos y los nitratos de peroxiacetilo que resultan de la interacción del dióxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles con la luz del sol en un ambiente cálido. (Ver figura 17.6.) Los dos componentes más destructivos del smog fotoquímico son el ozono y los nitratos de peroxia-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:38 PM

les y de las emisiones de los automóviles. Con la presencia de la luz del sol, el dióxido de nitrógeno se descompone en monóxido de nitrógeno y oxígeno atómico: NO2

Luz de sol

NO + O*

El oxígeno atómico es extremadamente reactivo y reaccionará con el oxígeno molecular del aire para formar el ozono: O* + O2

O3

Tanto el ozono como el oxígeno atómico reaccionarán con compuestos orgánicos volátiles para producir radicales orgánicos libres muy reactivos: O* u O3 +

Molécula orgánica

Radical orgánico libre

a)

Los radicales libres son muy reactivos y provocan la formación de dióxido de nitrógeno adicional a partir del monóxido de nitrógeno: NO +

b)

Figura 17.6 Smog fotoquímico.

La interacción entre hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y luz del sol produce nuevos compuestos que son irritantes para los humanos. El impacto visual del smog se muestra en estas fotografías tomadas en Los Ángeles, California a) en un día claro y b) en un día con smog.

cetilo. Ambos contaminantes secundarios son unos agentes oxidantes excelentes que reaccionarán fácilmente con muchos otros compuestos, como en los encontrados en los seres vivientes, donde producen destructivos cambios. El ozono es en particular dañino debido a que destruye la clorofila en las plantas y el tejido pulmonar de los humanos y otros animales. Los nitratos de peroxiacetilo, además de ser agentes oxidantes, son irritantes oculares. Para que el smog fotoquímico se desarrolle, se necesitan varios ingredientes. Deben estar

CAPÍTULO 17

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presentes: monóxido de nitrógeno, dióxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles, así como temperaturas cálidas y la luz del sol, que son importantes para mantener las reacciones químicas implicadas. Las reacciones químicas que provocan el desarrollo del smog fotoquímico son muy complicadas, pero hay varias reacciones clave que ayudarán a entender el proceso. En la mayoría de las áreas urbanas, el monóxido de nitrógeno, el dióxido de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles están presentes como resultado de los procesos industria-

Problemas referentes a la calidad del aire

Radicales libres

NO2 +

Otras moléculas orgánicas

Esta etapa es importante debido a que la presencia de NO2 adicional provoca la producción adicional de ozono. Los radicales orgánicos libres también reaccionan con el dióxido de nitrógeno para formar nitratos de peroxiacetilo y aldehídos. (La figura 17.7 muestra estos eventos.) El desarrollo del smog fotoquímico en un área comprende la interacción del clima, la hora del día, y las emisiones de vehículos de motor de la siguiente forma. Durante las horas pico del tráfico de la mañana, las cantidades de monóxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles se incrementan, lo cual produce un incremento en la cantidad de los niveles de NO2, y que los niveles de NO caigan al convertirse el en NO2. Mientras tanto, los niveles de ozono aumentan al descomponerse el NO2 por la luz del sol y también crecen los niveles de nitratos de peroxiacetilo. Cuando el sol se pone, la producción de ozono disminuye. Además, el ozono y otros componentes del smog reaccionan con sus entornos y son destruidos, de manera que los componentes destructivos del smog disminuyen al anochecer. La figura 17.8 muestra de qué forma la concentración de estas diferentes moléculas cambia durante el día. Aunque el smog puede desarrollarse en cualquier área, algunas ciudades tienen problemas mayores debido a su clima, tráfico y características geográficas. Las ciudades que están

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Fuente

Condiciones necesarias

Principalmente automóviles

Compuestos orgánicos volátiles (COV) presentes

Reacciones que tienen lugar en la atmósfera Radicales orgánicos + altamente reactivos

COV + O* u O3

NO2

Productos

Nitrato de peroxiacetilo Aldehídos

Principalmente automóviles

Monóxido de Radicales nitrógeno (NO) NO + orgánicos presente

De automóviles y formados del monóxido de nitrógeno

Dióxido de nitrógeno (NO2) presente

Sol

Luz de sol

NO2 O* + O2

NO2

NO

+

O3 (ozono)

Ozono

O* (oxígeno atómico)

Luz del sol Sol (temperatu- Calor ras de verano)

Reacciones que se realizan más rápido a temperaturas altas

Figura 17.7 Pasos principales en el desarrollo del smog fotoquímico. El smog fotoquímico se desarrolla cuando los reactantes y condiciones específicas están presentes. Los reactantes necesarios son compuestos volátiles orgánicos, monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno. Las condiciones que causan que estos compuestos reaccionen son las temperaturas calientes y la presencia de la luz solar. Cuando estas condiciones existen, el ozono y otros compuestos del smog se forman como contaminantes secundarios. Compuestos orgánicos volátiles Aldehídos Ozono NO2 Cantidad de contaminantes

NO

Mañana

Medio día

Tarde

Tiempo

Figura 17.8 Cambios diarios en los contaminantes durante un incidente de smog fotoquímico. El desarrollo del smog fotoquímico comienza con una liberación de óxidos de nitrógeno y compuestos volátiles orgánicos, asociados con el uso del automóvil durante las mañanas de tráfico. Cuando el sol sale y el día se vuelve más caluroso, estos reactantes interactúan para formar ozono y otros contaminantes secundarios. Éstos tienen su máximo durante las primeras horas de la tarde y declinan cuando el sol se pone.

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localizadas junto a cadenas montañosas o valles enfrentan mayores complicaciones debido a que los contaminantes se pueden quedar atrapados por las inversiones térmicas. Normalmente, el aire se calienta en la superficie de la Tierra y se enfría a mayores altitudes. (Ver figura 17.9a.) En algunos casos, una capa de aire más frío puede encontrarse por encima de una capa de aire más caliente en la superficie de la Tierra. Esta condición se denomina inversión térmica. En las ciudades ubicadas en valles, cuando la superficie de la Tierra se enfría por la noche, el aire más frío a los lados del valle puede fluir hacia abajo y al interior del valle y crear una inversión térmica. (Ver figura 17.9b.) Cuando el aire frío fluye al interior de esos valles, empuja el aire caliente hacia arriba. En ciudades como Los Ángeles, que tienen montañas al Este y océano al Oeste, el aire frío proveniente del océano puede empujar la capa de aire caliente hacia abajo y crear una situación similar. (Ver figura 17.9c.) En cualquier caso, el aire caliente se queda atrapado entre dos capas de aire frío y actúa como una tapa del valle. La capa de aire caliente no se puede elevar debido a que está cubierta por otra capa de aire más frío y más denso que la empuja hacia abajo. Además, estas capas no se pueden mover del área debido a las montañas. Sin la circulación normal de aire, el smog se acumula. La concentración de los compuestos químicos dañinos continúa incrementándose hasta que un cambio importante en el clima provoque que la tapa de aire caliente se eleve y se mueva hacia las montañas. Entonces, el aire frío subyacente comenzará a circular, y el aire contaminado se podrá diluir. Los problemas de smog disminuyen en gran medida al reducir el NOX y los COV asociados con el uso de los motores de combustión interna (tal vez eliminándolos por completo) o al trasladar los centros de población fuera de los valles en los que las inversiones térmicas se presentan. Es altamente improbable que los centros de población se puedan mover; sin embargo, sí es posible reducir las moléculas de plomo en smog. La reformulación de la gasolina y la instalación de dispositivos en los automóviles que reducen la cantidad de NOX y COV han sido benéficas. A pesar de que la emisión de COV se ha reducido de una manera importante y los niveles de NOX se han disminuido en una cantidad mínima, los niveles ozono no han descendido. Aunque los niveles de ozono hayan mejorado mucho en el sur de California y en el noreste de Estados Unidos, permanecen esencialmente sin cambios en otras áreas metropolitanas. Dado que el ozono es producido como resultado de las interacciones de COV y NOX, será necesario reducir los niveles de estos dos componentes para disminuir su pro-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:42 PM

Situación normal Aire frío

2. El aire de la 3. El aire caliente y menos denso 4. Los contaminantes superficie es se eleva y se mezcla con el se dispersan. calentado por la aire más frío de encima. radiación solar. 1. Se producen los contaminantes.

Aire caliente

a)

Inversión térmica 1. El aire frío y más denso Aire frío 3. El aire superficial denso y 4. Los contaminantes frío no se mezcla con el se acumulan. fluye hacia abajo de las aire caliente de encima de montañas al interior del él. valle. 2. La llegada del aire frío Aire caliente denso empuja el aire menos denso y caliente Aire fresco hacia arriba.

Control de la contaminación del aire

b)

Inversión térmica 3. El aire superficial denso y frío no se mezcla con el aire caliente de encima de él

2. La llegada del aire frío denso empuja el aire menos denso y caliente hacia arriba.

Aire caliente 1. Fluye aire denso y frío proveniente del océano.

liberados como resultado de las actividades de consumo. Así, el benceno en la gasolina escapa cuando ésta es depositada dentro del tanque, y el uso de algunos productos de consumo como los pegamentos y limpiadores desprenden materiales tóxicos en el aire. Sin embargo, la mayoría de los tóxicos aéreos son liberados como resultado de los procesos de fabricación. Tal es el caso del percloroetileno, el cual se libera en establecimientos de lavado en seco, o de los hornos de fundición que desprenden metales tóxicos. Las industrias petroquímicas y químicas son las principales fuentes de contaminantes aéreos peligrosos. A pesar de que los tóxicos aéreos son dañinos para todo el público, su presencia es más severa para la gente que está expuesta a ellos en el trabajo, dado que se enfrentan a concentraciones mayores de sustancias peligrosas durante periodos más largos. El capítulo 19 trata de los materiales peligrosos y de las cuestiones relacionadas con la regulación de su producción, uso y desecho.

Aire fresco

Aire frío

4. Los contaminantes se acumulan.

Todos los contaminantes del aire que hemos examinado hasta aquí son producidos por los humanos. Esto significa que su liberación en la atmósfera se puede controlar. Los métodos de control de la contaminación aérea dependen del tipo de contaminantes y de la voluntad o capacidad de las industrias, gobiernos e individuos para realizar los cambios. Es importante observar que, en este contexto, el cambio positivo es posible. (Ver figura 17.10.)

c)

Figura 17.9 Inversión térmica.

Emisiones de vehículos de motor

ducción. En particular, será necesario disminuir los niveles de NOX, y esto requerirá cambios en la forma en que los automóviles están diseñados o son alimentados.

Los vehículos de motor son la principal fuente de varios contaminantes aéreos importantes: monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno. Además, el ozono es un contaminante secundario del uso del automóvil. La implementación de controles para las emisiones de vehículos de motor ha producido una mejora significativa en la calidad del aire en Norteamérica. La válvula de ventilación del cárter y los tapones de gasolina con válvulas de control de contaminación del aire reducen la pérdida de compuestos orgánicos volátiles. Además, la mayor eficiencia del combustible y los combustibles especiales que producen menores cantidades de monóxido de carbono y de compuestos orgánicos

Bajo condiciones normales, a) el aire en la superficie de la Tierra es calentado por el sol y se eleva para mezclarse con el aire más frío por encima de él. Cuando una inversión térmica ocurre, b) y c) una capa de aire frío más pesado fluye al interior del valle y empuja el aire más caliente hacia arriba. Entonces, el aire pesado más frío no se puede mezclar con el aire caliente menos denso de encima y no puede escapar debido a las montañas circundantes. El aire frío es atrapado, algunas veces durante varios días, y acumula contaminantes. Si la inversión térmica continúa, los niveles de contaminación se pueden volver peligrosamente altos.

Contaminantes peligrosos del aire Si bien los principales contaminantes del aire que ya analizamos representan problemas am-

CAPÍTULO 17

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bientales y para la salud, cientos de diferentes compuestos químicos peligrosos que son liberados de manera intencional o accidental en el aire también ocasionan daños a la salud humana o al ambiente. Estos compuestos se conocen popularmente como contaminantes peligrosos del aire (CPA) o tóxicos aéreos. Por ejemplo, los pesticidas son materiales tóxicos que se liberan intencionalmente para matar insectos y otras pestes. Otros materiales peligrosos son

Problemas referentes a la calidad del aire

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1/24/06 3:42:43 PM

Comparación de las emisiones de 1970 y 2002 250

200 1970 2000

160

200 Miles de toneladas

Millones de toneladas

180 140 120 100 80 60 40

150

100

50

20 0 CO (–48%)

NOX (–17%)

VOC (–51%)

SO2 (–52%)

PM10 (–34%)

0

Pb (–98%)

Figura 17.10 Mejora de la calidad del aire. Las diferentes iniciativas para mejorar la calidad del aire han sido efectivas. En los pasados 30 años, la mayoría de los principales contaminantes del aire disminuyeron de manera significativa. Una excepción importante son los óxidos de nitrógeno (NOx), los cuales han disminuido sólo ligeramente. Sin embargo, esto representa un éxito debido a que la cantidad de NOx liberada por vehículo se ha reducido. No obstante, más vehículos y mayores distancias manejadas han impedido un descenso importante en el NOx total producido. Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

sin quemar, también han mejorado la calidad del aire. Los convertidores catalíticos reducen el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles en las emisiones, pero requieren combustible libre de plomo. A su vez, este requerimiento de combustible reduce de manera sustancial la cantidad de plomo (y otros aditivos metálicos) en la atmósfera. La figura 17.10 muestra un importante descenso en los niveles de compuestos orgánicos volátiles, de monóxido de carbono y de plomo. En cambio, los niveles de óxidos de nitrógeno han disminuido sólo ligeramente. Los vehículos de motor actuales producen menos cantidades de óxidos de nitrógeno que los modelos antiguos, pero debido a que la gente está manejando más kilómetros por año, los niveles de NOX no se han reducido tanto. A pesar de que ciertas regiones presentan un importante descenso en el ozono en la troposfera, en gran parte de Norteamérica los niveles generales permanecieron inalterables entre 1993 y 2002.

Emisiones de materias particuladas Las partículas provienen de varias fuentes. Por ejemplo, muchas actividades industriales implican procesos que producen polvos; la explotación minera y otras actividades que implican remover la tierra; las operaciones agrícolas y la

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transferencia de granos o carbón de un contenedor a otro también producen polvos. El uso inadecuado del suelo también puede ser una fuente significativa de partículas transportadas por el aire. Durante varios años los satélites han rastreado grandes cantidades de polvo y de contaminación industrial que se mueve con rapidez de Asia a través del Pacífico hacia Norteamérica. En 1997, los investigadores del observatorio Cheeka Peak en la península Olympic de Washington midieron los niveles de monóxido de carbono que eran 10% más altos que el promedio y los niveles de partículas finas que eran 50% mayores que el promedio. En 2000, grandes volúmenes de polvo del Desierto del Gobi en Mongolia, de otros desiertos asiáticos y de regiones con pastoreo excesivo adyacentes, viajaban en una nube que cruzó el Pacífico y llegó hasta Texas. En Seattle, Vancouver y otras ciudades de la Costa Oeste, el cielo se volvió una blanca mancha lechosa debido a la presencia de partículas de polvo. De manera similar, el polvo de África cae en el Caribe y en la región Este de Estados Unidos. La incineración de combustibles fósiles es otra fuente importante de partículas de materia. Debido a las regulaciones en la calidad del aire, las industrias han hecho mucho para reducir la cantidad de partículas que se desprende por la incineración de combustibles fósiles. Existen diferentes clases de dispositivos para atrapar las

partículas de manera que no escapen de las chimeneas. Estos dispositivos son muy efectivos, ya que han logrado reducir en un alto grado las partículas provenientes de combustibles fósiles incinerados. Sin embargo, las partículas más pequeñas que provienen de emisiones gaseosas (SO2, NOX) siguen siendo un problema. Los motores diesel son una fuente importante de material particulado y las emisiones gaseosas de los vehículos de motor contribuyen a la formación de partículas más pequeñas de la misma forma en que las fuentes industriales lo hacen. Las actividades industriales, el uso de vehículos de motor y las prácticas de uso de suelo son las fuentes principales de materia particulada, pero también son significativas muchas actividades personales. Mucha gente del mundo utiliza leña como su principal fuente de combustible para cocinar y calentarse. En los países desarrollados como Estados Unidos y Canadá, algunas personas utilizan fogatas y estufas de leña como una fuente importante de calor, pero la mayoría de ellas las emplean como una fuente complementaria de calor o con fines estéticos. Sin embargo, el uso de grandes cantidades de chimeneas y de fogatas puede generar un problema importante de contaminación aérea, denominado nube café. Muchas municipalidades como Boise, Idaho, Salt Lake City, Utah; y Denver, Colorado (y algunos estados completos), imponen multas para hacer cumplir la prohibición de quemar leña durante episodios severos de contaminación del aire. Muchas otras comunidades emiten alertas de contaminación y solicitan a la gente que no utilice quemadores de leña. Muchas de estas comunidades tienen regulaciones que rigen el número y la eficiencia de las estufas de leña y de las fogatas. Algunas comunidades, como Castle Rock, Colorado, prohíben la construcción de casas con chimeneas o estufas de leña. Muchas personas fácilmente cambian a chimeneas de gas o quemadores de leña de alta eficiencia cuando entienden que su disfrute de una estufa rústica puede degradar el ambiente; no obstante, la mayoría necesita ser obligada a cumplir con las regulaciones oficiales mediante la amenaza de multas. Por supuesto, las acumulaciones de muchas pequeñas fuentes de contaminación del aire pueden producir un problema tan grande como una gran fuente de emisión que, con frecuencia, es más difícil de controlar.

Emisiones de las plantas de energía Para controlar el dióxido de azufre que se produce principalmente por las plantas generadoras de energía eléctrica, se cuenta con varias opciones. Una alternativa es cambiar el combustible alto en azufre por un combustible bajo en este elemento.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:44 PM

Contaminación por ruido El ruido es definido como un sonido indeseable. Sin embargo, puede ser más que sólo una sensación desagradable. Diversas investigaciones han demostrado que la exposición al ruido puede causar daños físicos y mentales. La potencia del ruido es medida por decibeles (db). Las escalas en db son logarítmicas y no lineales. Por lo tanto, el cambio de 40 decibeles (una biblioteca) a 80 decibeles (una máquina lavadora de trastes o el desecho de basura) representa un incremento de 10 a 1 000 veces en la potencia del ruido. La frecuencia o el tono de un sonido también es un factor para determinar el grado de su daño. Los sonidos agudos son los más molestos. La escala de presión más común para un sonido agudo es la escala A, cuyas unidades se escriben como dbA. La pérdida del oído comienza con la exposición prolongada (8 horas o más al día) a 80 o 90 niveles dbA de presión de sonido. La presión del sonido se vuelve dolorosa a alrededor de 140 dbA y puede matar a 180 dbA. (Ver la tabla.) Además de la pérdida del oído, la contaminación por ruido está vinculada a una variedad de padecimientos, que van desde los dolores de cabeza por tensión nerviosa a la neurosis. La investigación también ha demostrado que el ruido puede provocar que las arterias sanguíneas se encojan (lo cual reduce el flujo sanguíneo a las partes claves del cuerpo), alteraciones en fetos y algunas veces ocasiona ataques epilépticos. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos ha estimado que el ruido provoca que alrededor de 40 millones de ciudadanos estadounidenses sufran de daños en el oído y otros efectos mentales o psíquicos. Asimismo, se estima que más de

64 millones de personas viven en lugares afectados por ruidos de aeroplanos, tráfico o construcción. La Ley de control del ruido de 1972 fue el primer intento importante en Estados Unidos para proteger la salud pública y el bienestar del ruido perjudicial. Esta ley también intentó coordinar la investigación federal y las actividades de control del ruido para establecer estándares federales para la emisión de ruido en productos comerciales y para proporcionar información al público. Después de aprobar la Ley de control de ruido, muchas comunidades locales en Estados Unidos promulgaron sus propios reglamentos. Aunque tales esfuerzos representan un paso en la dirección correcta, Estados Unidos sigue controlando menos ruido que muchos países europeos. Muchos de éstos han desarrollado equipo de construcción silencioso junto con leyes relacionadas con el ruido que se hacen cumplir de manera estricta. Los alemanes y los suizos han establecido niveles máximos de ruido de día y de noche en ciertas áreas. Por ello, en lo concerniente al abatimiento de la contaminación por ruido, Norteamérica tiene mucho que aprender de los países europeos.

Intensidad del ruido Fuente del ruido

Intensidad en decibeles

Aeroplano al despegar

145

Se presenta dolor

140

Prensa hidráulica

130

Aeroplano (a 160 metros de altura)

120

Motocicleta sin silenciador

110

Metro

100

Tractor de granja

98

Segadora de céspedes a gasolina

96

Licuadora de alimentos

93

Camión pesado (15 metros a lo lejos)

90

Tráfico pesado de ciudad

90

Aspiradora

85

Pérdida del oído después de una larga exposición al ruido 85

Las personas cuyos trabajos requieren el manejo de maquinaria ruidosa, muchas veces portan dispositivos para prevenir la pérdida del oído.

El cambio de carbón bajo en azufre reduce en 66% la cantidad de azufre liberado en la atmósfera. Cambiar a petróleo, gas natural o combustibles nucleares reduciría el dióxido de azufre aún más. Sin embargo, éstas no son soluciones a largo plazo debido a que los combustibles bajos en azufre son escasos, y las plantas de energía nuclear presentan un conjunto de problemas diferentes de contaminación. (Ver capítulo 11.)

CAPÍTULO 17

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Unidad de desechos de basura

80

Lavadora de trastes

65

Acondicionador de aire de ventanas

60

Conversación normal

60

Una segunda alternativa es eliminar el azufre del combustible antes de que éste se utilice. El tratamiento físico-químico del carbón antes de que sea incinerado puede eliminar cerca de 40% del azufre. Esto es técnicamente posible, pero incrementa el costo de la electricidad para quien paga las tarifas. La purificación de los gases emitidos en una chimenea es una tercera alternativa para

Problemas referentes a la calidad del aire

contrarrestar los efectos negativos de las plantas generadoras de energía. La tecnología está disponible, pero, por supuesto, la instalación, el mantenimiento y operación de estos dispositivos de control son costosos. Al igual que en el caso de las emisiones de autos, los gobiernos han precisado la instalación de estos dispositivos, pero cuando las industrias los instalan, el costo de construcción y operación se transmite

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1/24/06 3:42:51 PM

al consumidor. El costo de instalar purificadores en una planta típica de energía es de aproximadamente 200 millones de dólares.

Fuentes emisión

Transporte y transformación Ácidos orgánicos

Ley de aire limpio En Estados Unidos, la implementación de la Ley de aire limpio ha sido el medio principal para controlar la contaminación del aire. Aprobada inicialmente en 1967 como la Ley de calidad del aire y enmendada en varias ocasiones en 1970, 1979 y 1990, la versión actual de la Ley de aire limpio establece una serie de requerimientos de control que el gobierno federal implementa y los estados administran. 1. Se agregó un programa integral de permisos operativos a las enmiendas de 1990, que requieren que todas las industrias obtengan autorización para liberar materiales en el aire. 2. Todas las fuentes de contaminación del aire estaban sujetas a los estándares de calidad del aire ambiental establecidos para las emisiones de dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2), materia particulada, monóxido de carbono (CO), ozono y plomo. 3. Las nuevas fuentes estaban sujetas a controles tecnológicos y requerimientos de permisos más estrictos en comparación con las instalaciones ya existentes. 4. Las emisiones peligrosas fueron reguladas: 189 sustancias fueron reguladas, incluyendo los compuestos orgánicos y los metales peligrosos. Cualquier fuente que emita 9.1 toneladas métricas al año de cualquier sustancia de la lista, o 22.7 toneladas métricas de sustancias combinadas, es considerada una fuente considerable y estará sujeta a estrictas regulaciones. 5. Se permitió que las plantas de energía vendieran sus permisos de liberación de dióxido de azufre a otras compañías. Este programa fomenta que las plantas de energía puedan reducir fácilmente sus emisiones, ya que pueden vender sus permisos a otras plantas de energía que están teniendo una dificultad más grande para disminuir sus emisiones contaminantes. El resultado neto de este programa ha sido una reducción del dióxido de azufre a una velocidad más rápida de la que se había anticipado. 6. Se estableció un programa para el retiro gradual de sustancias que destru-

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Hidrocarburos SO2

Partículas finas de materia Monóxido de carbono Amoniaco

Natural

NOx Ácidos depositados en superficies ambientales Nítrico

Sulfúrico

Estacionario Móvil

Figura 17.11 Fuentes de deposición ácida. Las moléculas de las fuentes naturales, las plantas de energía y los motores de combustión interna reaccionan para producir los químicos que son la fuente de la lluvia ácida ácida. yen la capa de ozono. (CFC, halones, tretracloruro de carbono y metil cloroformo.) En 2002, la EPA realizó un estudio de la efectividad de la Ley de aire limpio. Aunque enfatizó el éxito de las leyes, también afirmó que faltaba por realizar un considerable progreso. Quizá lo más impresionante de todo fue que las emisiones de los seis peores contaminantes de aire descendieron 48% de 1970 a 2002, a pesar de que el consumo de energía incrementó 42%, se presentó un incremento de 164% en el Producto Interno Bruto, así como un salto de 155% de crecimiento en el número de kilómetros viajados por los estadounidenses. La EPA estima que los beneficios ambientales, de bienestar y de salud humana de la Ley de aire limpio han tenido más peso que sus costos, en una proporción de 40 a 1. No obstante, el problema persiste. Los dos problemas de contaminación del aire más difíciles de resolver son el ozono a nivel de la atmósfera baja y las partículas. En 2002, 13 ciudades estadounidenses presentaron niveles insalubres de ozono a nivel de la atmósfera baja durante 30 días o más. Para reducir estos dos contaminantes es necesario disminuir la contaminación de las plantas de energía y de los vehículos de motor. Para que esto ocurra, se requerirá una nueva legislación o regulaciones más estrictas.

Deposición ácida La deposición ácida es la acumulación de partículas formadoras de ácidos en la superficie. Estas partículas se pueden disolver por medio de la lluvia, nieve o niebla, o se pueden depositar como partículas secas. Cuando las partículas secas son depositadas, el ácido en realidad no se forma hasta que los materiales se mezclan con agua. A pesar de que los ácidos se forman y se depositan de diferentes maneras, todas estas fuentes de partículas formadoras de ácidos se denominan comúnmente lluvia ácida. Los ácidos son producto de causas naturales, como vegetación, volcanes, relámpagos, así como de las actividades humanas, como la incineración de carbón y el uso de motores de combustión interna. (Ver figura 17.11.) Estos procesos de combustión producen dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOX). Los agentes oxidantes, como el ozono, los iones de hidróxido o los peróxidos de hidrógeno, junto con el agua, son necesarios para convertir el dióxido de azufre o los óxidos de nitrógeno en ácido sulfúrico o nítrico. La lluvia ácida es un problema mundial. Existen reportes de grandes daños por lluvia ácida en Canadá, Inglaterra, Alemania, Francia, Escandinavia y Estados Unidos. Normalmente, la lluvia es un poco ácida (pH entre 5.6 y 5.7) dado que el dióxido de carbono atmosférico se disuelve en agua para producir ácido carbónico. Pero las lluvias ácidas algunas veces tienen una

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:52 PM

Figura 17.13 Mengua del bosque.

Muchos bosques, en particular a altas elevaciones en el noreste de Norteamérica, muestran una disminución importante, así como un aumento en la muerte de árboles.

Figura 17.12 Daños hechos por la deposición ácida. El ácido sulfúrico (H2SO4) es un componente importante de la deposición ácida, que reacciona con la piedra caliza (CaCO3) para formar yesos (CaSO4). El yeso se deslava con la lluvia porque es soluble en agua. El daño a este monumento es producto de tal reacción ácida con la piedra.

concentración de ácido miles de veces más alta que lo normal. En 1969, New Hampshire tuvo una lluvia con un pH de 2.1. En 1974, Escocia sufrió una lluvia con un pH de 2.4. En la actualidad, la lluvia en gran parte del noreste de Estados Unidos y algunas regiones de Ontario tiene un pH de aproximadamente 4.5. La lluvia ácida provoca diferentes daños. Los monumentos y edificios muchas veces están hechos con materiales que contienen piedra caliza (carbonato de calcio, CaCO3), debido a que esta roca es relativamente suave y fácil de trabajar. El ácido sulfúrico (H2SO4), un componente importante de la lluvia ácida, convierte la piedra caliza en yeso (CaSO4), que es más soluble que el carbonato de calcio y se erosiona al paso de muchos años de contacto con la lluvia ácida. (Ver figura 17.12.) Las superficies de metal también pueden sufrir el ataque de la lluvia ácida. Los efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas muchas veces son sutiles y difíciles de cuantificar. Sin embargo, en diversas partes del mundo se sospecha que la lluvia ácida es la causante de la muerte de muchos bosques y de reducir el vigor y la tasa de crecimiento de otros. (Ver figura 17.13.) En Europa central, muchos bosques han menguado en alto grado, lo cual se refleja en la muerte de cerca

CAPÍTULO 17

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de 6 millones de hectáreas (14.8 millones de acres) de árboles. El noreste de Norteamérica ha sido afectado por una cantidad importante de muerte de árboles, así como por una reducción de la vitalidad de la flora, en particular en elevaciones más altas. Incluso, algunas áreas presentan una mortalidad de 50% en la población del abeto rojo. Existe una fuerte relación entre el declive de los bosques y la lluvia ácida. El dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son las principales moléculas que conforman la lluvia ácida. El depósito de ácidos provoca cambios esenciales en áreas donde los suelos no son capaces de reducir la acidez adicional. Cuando el suelo se vuelve más ácido, los sitios dañados liberan aluminio, y éste se vuelve parte del agua del suelo, donde interfiere con la capacidad de las raíces de las plantas para absorber nutrientes. Un estudio reciente de efectos a largo plazo en New Hampshire sugiere de manera contundente que muchos años de precipitaciones ácidas han reducido la cantidad de calcio y magnesio del suelo, los cuales son esenciales para el crecimiento de las plantas. Aunque la lluvia ácida se suspendiera, no existen formas fáciles de reemplazar el calcio, se necesitarían muchos años para que los bosques pudieran regresar a un estado saludable. Por otro lado, la reducción en el pH del suelo también puede cambiar las clases de bacterias presentes y reducir la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Aunque ninguno de estos factores por sí solo es capaz de producir la muerte de los árboles, cada uno añade factores de perturbación en las plantas y permite que otros agentes,

Problemas referentes a la calidad del aire

como las infestaciones de insectos, las condiciones climáticas extremas (en particular en altas elevaciones) o las sequías, debiliten aún más los árboles y en última instancia ocasionen su muerte. Los efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas acuáticos son mucho más claros. En varios experimentos se acidificaron intencionalmente algunos lagos y después se registraron los cambios producidos en los ecosistemas. Los experimentos mostraron que en la medida que los suelos se volvían más ácidos, se presentaba una pérdida progresiva de muchas clases de organismos. La red alimenticia se volvió menos complicada, un gran número de organismos no pudieron reproducirse y muchos otros murieron. Los lagos más saludables tenían un pH por encima de 6.0 a un pH de 5.5, muchas especies deseables de peces son eliminadas; a un pH de 5, sólo se pueden encontrar unos cuantos peces hambrientos, que no son capaces de reproducirse. Los lagos con un pH de 4.5 eran casi estériles. Estos cambios tienen varias causas. Muchas de las primeras etapas del desarrollo de los insectos y los peces son más sensibles a las condiciones ácidas que las etapas adultas. Además, las especies jóvenes muchas veces viven en aguas poco profundas, que son más afectadas por una inundación de ácido en los lagos y ríos durante el deshielo de la primavera. La nieve y sus ácidos se han acumulado durante el invierno, y el derretimiento de grandes cantidades de ácido los libera de una sola vez. El cangrejo de río y otros crustáceos necesitan calcio para su esqueleto externo.

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Figura 17.14 Efectos de la lluvia ácida en los organismos.

El bajo pH del agua en la cual este pez vivía provocó el desarrollo anormal de sus

huesos, que en última instancia produjo su muerte.

Transporte e intercambio de reacciones complejas de oxidación

Contaminantes aéreos SO2, NOx Precursores ácidos

Lluvia ácida, nieve o niebla

H2SO4, ácido sulfúrico HNO3, ácido nítrico

Lluvia ácida, nieve o niebla

Deposición seca

Escurrimientos de superficie

Edificios y monumentos

Área urbana, plantas de energía, vehículos, etc.

Ecosistema forestal

Fuente de contaminación

Ecosistema del lago

Cultivos

Ecosistema de río

Área urbana

Dirección del flujo del viento y patrón de lluvia ácida 100 km

Figura 17.15 Factores que contribuyen al daño de la lluvia ácida. En cualquier ecosistema acuático, los siguientes factores incrementan el riesgo de daños por la deposición ácida: 1) ubicación en dirección del viento de una fuente importante de contaminación; 2) lecho de roca dura e insoluble con una delgada capa de suelo infértil en la cuenca; 3) capacidad baja de resistencia en el suelo de la cuenca; 4) un área baja de la superficie del lago en relación con la cuenca. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Lluvia ácida.

Cuando el pH del agua disminuye, el cangrejo de río es incapaz de regenerar su esqueleto y por ello muere. La disponibilidad reducida de calcio también produce el desarrollo de algunos peces con malformaciones óseas. (Ver figura 17.14.) Como se mencionó antes, la

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acidez incrementada también produce liberación de aluminio, lo cual deteriora la función de las branquias de los peces. Cerca de 14 000 lagos en Canadá y 11 000 en Estados Unidos han sido seriamente alterados al acidificarse. Muchos lagos

en Escandinavia han sido afectados de manera similar. La magnitud en que las deposiciones ácidas afectan un ecosistema depende de la naturaleza del lecho de roca en el área y la proximidad del ecosistema a las fuentes de contaminación formadoras de ácido. (Ver fi-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:55 PM

gura 17.15.) Los suelos que se derivan de roca ígnea no son capaces de soportar los efectos de la deposición ácida, mientras que los suelos derivados de rocas sedimentarias, como la piedra caliza, liberan bases que neutralizan los efectos de los ácidos. Por ello, el este de Canadá y el noreste de Estados Unidos son particularmente susceptibles a la lluvia ácida. Estas áreas tienen una alta porción de roca de granito y se encuentran en la dirección del viento que proviene de las fuentes importantes de contaminación del aire en Norteamérica. Los países escandinavos tienen una geología similar y reciben contaminación de áreas industriales del Reino Unido y Europa. Se piensa que miles de kilómetros de corrientes y más de 200 000 lagos en el este de Canadá y el noreste de Estados Unidos están en peligro de acidificase debido a su ubicación y geología.

Adelgazamiento de la capa de ozono En la década de 1970, varios sectores de la comunidad científica estaban consternados por la posible reducción de la capa de ozono en la atmósfera superior de la Tierra. El ozono es una molécula de tres átomos de oxígeno (O3). En 1985, se descubrió un adelgazamiento importante de la capa de ozono sobre el Antártico que había ocurrido durante la primavera del hemisferio sur; esta área se volvió famosa como el “agujero de ozono”. Algunas regiones de la capa de ozono mostraron 95% de reducción. También se ha encontrado que el reducción del ozono está ocurriendo más hacia el norte que antes. Las mediciones en la región Ártica sugieren que también ahí hay un adelgazamiento de la capa de ozono. Estos hallazgos ocasionaron que varios países se involucraran en los esfuerzos para proteger la capa de ozono. El ozono en las capas exteriores de la atmósfera, aproximadamente 15 a 35 km (9-21 millas) de la superficie de la Tierra, protege al planeta de los efectos dañinos de la radiación ultravioleta. El ozono absorbe la radiación ultravioleta y se divide en una molécula de oxígeno y un átomo de oxígeno: O3

Luz ultravioleta

O2 + O

La luz ultravioleta también divide a las moléculas de oxígeno para formar átomos de este elemento:

CAPÍTULO 17

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O3

Luz ultravioleta

2O

La recombinación de átomos y moléculas de oxígeno permite que el ozono se forme de nuevo y esté disponible para absorber más luz ultravioleta. O2 + O

O3

Esta serie de reacciones produce la absorción de 99% de la energía de la radiación ultravioleta proveniente del Sol e impide que alcance la superficie de la Tierra. Menos ozono en la atmósfera superior provocaría que más radiación ultravioleta alcance la superficie de la Tierra, lo cual ocasiona una incidencia mayor de cáncer de piel y cataratas en humanos así como mutaciones en todos los seres vivientes. Los clorofluorocarbonos están muy implicados en la reducción de ozono en la atmósfera superior. El cloro reacciona con el ozono para reducir la cantidad de ozono presente de la siguiente manera: Cl + O3 ClO + O

ClO + O2 Cl + O2

Ambas reacciones destruyen el ozono y reducen la probabilidad de que se forme debido a que el oxígeno atómico (O) también es eliminado. También es importante observar que puede llevar de 10 a 20 años a las moléculas de clorofluorocarbonos llegar a la estratosfera, y después podrán reaccionar con el ozono hasta por 120 años. Desde 1970, cuando los clorofluorocarbonos fueron vinculados con la destrucción de la capa de ozono en la atmósfera superior, su uso como propulsores en los envases de aerosol ha sido prohibido en Estados Unidos, Canadá, Noruega y Suecia; además, la Unión Europea accedió a reducir el uso de los clorofluorocarbonos en los envases de aerosol. Sin embargo, en otras partes del mundo siguen siendo muy utilizados como propulsores de productos en aerosol. En 1987, varios países industrializados, como Canadá, Estados Unidos, Reino Unido, Suecia, Noruega, los Países Bajos, la ex Unión Soviética y Alemania occidental, accedieron a congelar la producción de cloroflurocarbonos a los niveles actuales y reducir 50% la producción para el año 2000. Este documento conocido como el Protocolo de Montreal fue ratificado por el Senado de Estados Unidos en 1988. A pesar de que las inquietudes iniciales estuvieron relacionadas con el problema de la destrucción de la capa de ozono, los esfuerzos por reducir los clorofluorocarbonos también han sido efectivos para eliminar el gas

Problemas referentes a la calidad del aire

invernadero. Como resultado del Protocolo de Montreal de 1987, las emisiones de clorofluorocarbonos descendieron 87% de su punto más alto en 1988. En Londres, en 1990, se lograron acuerdos internacionales para reducir aún más el uso de estos productos. Un obstáculo importante para estas negociaciones fue la renuencia de los países desarrollados del mundo para establecer un fondo de ayuda para que las naciones menos desarrolladas implementaran tecnologías que les permitieran obtener refrigeración y aire acondicionado sin el uso de los clorofluorocarbonos. En 1991, la empresa DuPont anunció el desarrollo de nuevos refrigerantes que podrían no calentar la capa de ozono. Esta y otras alternativas refrigerantes se usan ahora en refrigeradores y aires acondicionados en muchas naciones como Estados Unidos. Por ello, en 1996 se detuvo la producción de los clorofluorocarbonos en ese país. Como resultado de estos esfuerzos internacionales y de los rápidos cambios en la tecnología, el uso de los clorofluorocarbonos ha descendido rápidamente, y las concentraciones de estos compuestos en la atmósfera descenderán lentamente en las próximas décadas. A pesar de que la dimensión del agujero de ozono ha fluctuado en años recientes, la tendencia actual sugiere que el tamaño se puede estabilizar.

Calentamiento global y cambio climático En años recientes, los científicos se dieron cuenta de que la temperatura promedio de la Tierra estaba incrementándose y buscaron las causas de este cambio. Es claro que en el pasado geológico, antes de que los humanos estuvieran presentes, la Tierra experimentó muchos cambios en su temperatura promedio. Por ello, los científicos en un principio trataron de establecer si el calentamiento era un fenómeno natural o era resultado de la actividad humana. Varios gases como el dióxido de carbono, los clorofluorocarbonos, el metano y el óxido nitroso se conocen como gases invernadero, ya que dejan que la energía radiante del sol ingrese a la atmósfera pero desaceleran la pérdida de calor de la superficie de la Tierra. La evidencia del cambio climático en el pasado se remonta a 160 000 años, e indica una correlación cercana entre la concentración de gases invernadero en la atmósfera y las temperaturas globales. Las simulaciones computacionales del clima indican que las temperaturas globales se elevarán al incrementarse los gases invernadero; además,

403

1/24/06 3:42:57 PM

El humo de segunda mano Desde hace mucho tiempo, fumar tabaco se relaciona con una variedad de enfermedades respiratorias, como el cáncer de pulmón, el enfisema pulmonar y las enfermedades del corazón. Debido a estas fuertes relaciones, los productos que contienen tabaco portan etiquetas de advertencia. Sin embargo, muchas personas no fumadoras están expuestas al humo del tabaco (humo de segunda mano) debido a que viven y trabajan en espacios donde la gente fuma. La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA) estima que aproximadamente 3 000 no fumadores mueren cada año de cáncer de pulmón debido a que respiran aire que contiene humo de segunda mano. Los niños pequeños que están expuestos a este humo son mucho más propensos a contraer infecciones respiratorias. En julio de 1993, la EPA recomendó varias acciones para prevenir que la gente se exponga al humo de segunda mano en espacios cerrados, por ejemplo: • Que la gente no fume en sus hogares o permita que otros fumen. • Que todas las organizaciones que traten con niños tengan políticas que los protejan del humo de segunda mano. • Que toda compañía tenga una política que proteja a los empleados del humo de segunda mano. • Las áreas para fumar en los bares y restaurantes deben estar ubicadas de manera que el humo tenga poca oportunidad de entrar en contacto con los no fumadores. El estado de California tiene una de las leyes más restrictivas para los fumadores en Estados Unidos. En 1998 se aprobó una Ley de no fumadores que, efectivamente, prohíbe fumar en lugares públicos cerrados, como restaurantes y bares. Esta ley fue diseñada por los empleados que no querían humo de segunda mano. Aunque no exista una política de no fumar en cada edificio, si un empleado se queja, el dueño del establecimiento podría pagar una multa de más de 7 000 dólares. La siguiente tabla enumera diferentes compuestos y su toxicidad encontrada en el humo de segunda mano, el cual también se denomina humo ambiental de tabaco.

Compuesto

Tipo de toxicidad

Fase de vapor Monóxido de carbono

T

Sulfuro de carbonilo

T

Benceno

c

Formaldehído

c

3-vinilpiridina

SC

Ácido cianhídrico

T

Hidracina

c

Óxidos de nitrógeno

T

N-nitrosodimetilamina

C

N-nitrosopirrolidina

C

Fase particulada 1Alquitrán

C

Nicotina

T

Fenol

TP

Catecol

CoC

O-toluidina

C

2-naftilamina

C

4-aminobifenil

C

Benzo(a)antraceno

C

Benzo(a)pireno

C

Quinolina

C

N’-nitrosonornicotina

C

NNK

C

N-nitrosodietanolamina

C

Cadmio

C

Níquel

C

Polonio-210

C

Abreviaciones: C, cancerígeno; CoC, cocarcinogénico; SC, sospechoso de ser cancerígeno; T, tóxico; TP, promotor de tumor. El humo del tabaco ambiental (hta) se diluye en el aire antes de que sea inhalado y, por lo tanto, está menos concentrado que el humo de corriente principal (hc). Sin embargo, la inhalación activa de hc está limitada al tiempo que transcurre al fumar cada cigarrillo, mientras que la exposición al hta es constante durante el periodo que el humo está en el ambiente contaminado. Este hecho se refleja en las medidas de nicotina consumida por los fumadores y el hta al que están expuestos los no fumadores. Fuentes: Datos del Departamento de salud y servicios humanos, 1989; Estado de California, Report on Secondhand Smoke, 1999.

Hoy en día muchos restaurantes establecen secciones donde se permite fumar libremente a sus clientes o en donde se prohíbe fumar por completo.

404

cap enger 17.indd 404

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:42:57 PM

Causas del calentamiento global y del cambio climático ¿Cuál es la verdadera causa del calentamiento global? La explicación es hasta cierto punto simple. Varios gases en la atmósfera son transparentes a la luz ultravioleta y visible, pero absorben la radiación infrarroja. Estos gases permiten que la luz del sol penetre a la atmós-

CAPÍTULO 17

cap enger 17.indd 405

Temperatura global 0.8 Diferencia promedio entre 1961 y 1990 (ⴗC)

se pronostican muchos otros efectos ocasionados por un incremento en la temperatura. Dado que estas predicciones están basadas en modelos computacionales del clima, algunos las han criticado por ser inexactas y estar formuladas a partir de datos imprecisos. Sin embargo, aunque cada vez se reúne e ingresa información más adecuada y concreta a los modelos, las conclusiones generales siguen siendo las mismas. Para el público en general es difícil referirse a estos cambios o evidenciarlos, dado que cada uno de nosotros sólo experimenta su propio clima local. Además, observamos muchos cambios a corto plazo en los patrones climáticos, que parecen mayores que las predicciones generadas por los modelos computacionales. Sin embargo, mediante los modelos se está intentando pronosticar las tendencias de largo plazo para grandes regiones de la Tierra. Debido a que la importancia del calentamiento global es un asunto que produce desacuerdos, el Programa ambiental de las Naciones Unidas estableció un Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) para estudiar el tema y formular recomendaciones. Su Primera evaluación fue publicada en 1990. En 1996 se publicó la Segunda evaluación, la cual concluyó que el cambio climático está ocurriendo y que es altamente probable que la actividad humana sea una importante causa de ello. El IPCC ha llegado a varias conclusiones importantes, por ejemplo: 1. La temperatura promedio de la Tierra se ha incrementado de 0.3 a 0.6°C (0.51.0°F) en los pasados 100 años. Según los registros, 1998 fue el año más caluroso, 2002 fue el segundo más caluroso, y 2003 fue el tercero. Durante el mismo periodo el nivel del mar se elevó de 10 a 25 cm (4-10 pulgadas). (Ver figura 17.16.) 2. Existe una fuerte correlación entre el incremento en la temperatura y la concentración de gases invernadero en la atmósfera. 3. La actividad humana incrementa de manera significativa las cantidades de estos gases invernadero.

0.6 0.4 0.2 0 –0.2 –0.4 –0.6 –0.8 1860

1880

1900

1920

1940

1960

1980

2000

Figura 17.16 Cambios en la temperatura global promedio.

A pesar de las variaciones, existe una tendencia general hacia el incremento en las temperaturas: 1998 fue el año más caliente en el registro.

Fuente: Unidad de investigación climática, University of East Anglia y Hadley Centre, The Met. Office.

fera y pueda ser absorbida por la superficie de la Tierra. Esta energía de la luz del Sol es radiada nuevamente como radiación infrarroja (calor), que es absorbida por los gases invernadero de la atmósfera. Debido a que el efecto es similar a lo que pasa en un invernadero (el vidrio permite que entre la luz pero retarda la pérdida de calor), estos gases se denominan gases invernadero, y el calentamiento que se piensa que ocurre debido a su incremento se denomina efecto invernadero. (Ver figura 17.17.) Los gases invernadero más importantes son el dióxido de carbono (CO2), los clorofluorocarbonos (principalmente CCl3F y CCl2F2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O). La tabla 17.2 enumera la contribución de cada uno de estos gases al potencial para el calentamiento global. El dióxido de carbono (CO2) es el más abundante de los gases invernadero. Ocurre como una consecuencia natural de la respiración. Sin embargo, enormes cantidades de CO2 se depositan en la atmósfera como producto del desecho de la producción energética. El carbón, el petróleo, el gas natural y la biomasa se incineran para suministrar calor y electricidad a los procesos industriales, la calefacción de hogares y la preparación de alimentos. Otro factor que contribuye al incremento en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera es la deforestación. Los árboles y otros tipos de vegetación absorben el dióxido

Problemas referentes a la calidad del aire

de carbono del aire y lo usan para sus procesos de fotosíntesis. Dado que los árboles viven durante mucho tiempo, realmente invierten el carbono en su estructura. La tala de los árboles para convertir el suelo forestal en otros usos libera este carbono, mientras que la reducción en la cantidad de los bosques disminuye su capacidad de absorber el dióxido de carbono de la atmósfera. La combinación de estos factores (incineración de combustible fósil y deforestación) ha producido un incremento en la concentración de dióxido de carbono de la atmósfera. Según la medición del observatorio Mauna Loa, en Hawai, los niveles de dióxido de carbono han ascendido a casi 315 partes por millón (ppm) en 1958 a cerca de 376 ppm millón en 2003. (Ver figura 17.18.) Esto representa un incremento de aproximadamente 19%. Los clorofluorocarbonos (CFC) provienen por completo de la actividad humana. Se utilizan ampliamente como gases refrigerantes en aires acondicionados y refrigeradores, como solventes de limpiadores, como propulsores de contenedores de aerosol y como expansores de los productos espumosos. A pesar de que están presentes en la atmósfera en cantidades mínimas, son extremadamente buenos como gases invernadero (alrededor de 15 000 veces más eficientes en retardar la pérdida del calor que el dióxido de carbono). El metano proviene principalmente de fuentes biológicas, aunque también ingresa

405

1/24/06 3:43:04 PM

Una parte de la radiación infrarroja atraviesa la atmósfera, y otra es absorbida y se vuelve a dirigir en todas direcciones por las moléculas del gas invernadero. El efecto de esto es el calentamiento de la superficie de la Tierra y la atmósfera más baja.

Efecto invernadero Una parte de la radiación solar es reflejada por la Tierra y la atmósfera.

M AT

R FE ÓS

A Radiación infrarroja es emitida por la superficie de la Tierra.

A RR TIE La radiación solar atraviesa la atmósfera clara. La mayor parte de la radiación es absorbida por la superficie de la Tierra, donde se calienta.

Figura 17.17 Efecto invernadero. El efecto invernadero calienta naturalmente la superficie de la Tierra. Sin éste, la Tierra estaría 33 °C (60 °F) más fría que lo que es en la actualidad, es decir, sería inhabitable para la vida tal como la conocemos. Fuente: Datos de Climate Change – State of Knowledge, octubre de 1997, Oficina de políticas de ciencia y tecnología, Washington D.C.

Tabla 17.2 Gas invernadero Dióxido de carbono (CO2)

Principales gases invernadero Concentración previa 1 750 (ppm) 280

Concentración actual (ppm) 373.1

Contribución al calentamiento global (porcentaje)

Fuentes principales

60

Metano (CH4)

0.688

1.73

20

Clorofluorocarbonos (CFC)

0

0.00088

14

Óxidos de nitrógeno (N2O)

0.270

0.317

*Incineración de combustibles fósiles *Deforestación *Producidos por bacterias en humedales, campos, lagos y en los intestinos del ganado *Liberación de combustibles fósiles *Liberación de espumas, aerosoles, refrigerantes y solventes

6

*Incineración de combustibles fósiles *Fertilizantes *Deforestación

Fuentes: Datos del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, con actualizaciones del Laboratorio nacional Oak Ridge.

a la atmósfera una parte que proviene de las fuentes de combustible fósil. En particular, existen varias clases de bacterias que son abundantes en los humedales y en los campos de arroz, y liberan metano en la atmósfera. Las bacterias liberadoras de metano también se encuentran en grandes cantidades en el intestino de las termitas y de varias clases de

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animales rumiantes como el ganado. El control de las fuentes de metano es poco probable dado que la fuente primaria implica prácticas agrícolas que serían muy difíciles de cambiar. Por ejemplo, las naciones tendrían que convertir los arrozales en otras formas de agricultura o reducir de manera drástica la cantidad de animales utilizados para la producción

cárnica. Nada de esto es probable que ocurra, dado que la producción de alimentos en muchas partes del mundo necesita incrementarse, no reducirse. El óxido nitroso es un componente menor en el panorama de los gases invernadero, que cuando ingresa en la atmósfera principalmente proveniente de combustibles fósiles

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:43:05 PM

y fertilizantes. Por lo tanto, podría reducirse mediante el uso cuidadoso de fertilizantes que contengan nitrógenos.

Concentración de (CO2) atmosférico 380

Consecuencias potenciales del calentamiento global y del cambio climático Es importante reconocer que a pesar de que un pequeño incremento en la temperatura promedio de la Tierra parece trivial, podría desencadenar cambios capaces de alterar de manera trascendental el clima de las principales regiones del mundo. Los modelos computacionales sugieren que la elevación de la temperatura genera altas incidencias de climas severos y cambios en los patrones de las precipitaciones pluviales que provocarían más lluvias en algunas áreas y sequías en otras. Estos modelos sugieren que la magnitud y la tasa de cambio diferirán de una región a otra. Además, algunos ecosistemas naturales o establecimientos humanos podrán soportar o adaptarse a los cambios, pero otros no. Por lo general, las naciones más pobres son más vulnerables a las consecuencias del calentamiento global. Estos países tienden a ser más dependientes de los sectores sensibles al clima, como la agricultura de subsistencia, y carecen de recursos para protegerse a sí mismos de los cambios que podría producir el calentamiento global. El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático ha identificado a África como “el continente más vulnerable al impacto de los cambios proyectados, ya que la extrema pobreza limita las capacidades de adaptación”. Además de los cambios en el clima, existen muchas otras consecuencias potenciales de las temperaturas altas y de los cambios en el clima. (Ver figura 17.19.) Éstas incluyen la elevación de los niveles del mar, la alteración del ciclo hidrológico, daños potenciales para la salud, cambios en los bosques y áreas naturales, y los desafíos para la agricultura y el suministro de alimentos.

Elevación del nivel del mar Una Tierra más caliente daría lugar a una elevación en los niveles del mar por dos diferentes razones. 1) Cuando el agua incrementa su temperatura, se expande y ocupa más espacio. 2) Además, el calentamiento de la Tierra produciría la fusión del hielo de los glaciares, lo cual agregaría más agua a los océanos. Asimismo, la elevación de los niveles del mar erosionaría las costas y los humedales costeros, inundaría

CAPÍTULO 17

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Partes por millón de dióxido de carbono

370

360

350

340

330

320

310 1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

Año

Figura 17.18 Cambio en el dióxido de carbono atmosférico.

Desde el edificio de una estación de monitoreo de dióxido de carbono en el observatorio de Mauna Loa, Hawai, se ha observado un incremento estable en los niveles de dióxido de carbono. Desde 1958, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera se ha incrementado casi 19%.

Fuente: Datos del Instituto de oceanografía Scripps.

las áreas bajas, incrementaría la vulnerabilidad de las áreas costeras a las inundaciones provenientes de tormentas y de precipitaciones pluviales intensas. Para 2100 se espera que el nivel del mar se eleve de 15 a 90 cm (6 a 35 pulgadas). (Ver figura 17.20.) Una elevación del nivel del mar de 50 cm (20 pulgadas) provocaría una pérdida sustancial de la tierra costera en Norteamérica, en especial a lo largo del Atlántico sur y de las costas del Golfo, las cuales están menguando y son particularmente vulnerables. Muchas ciudades costeras resultarán afectadas de manera importante debido a un incremento en el nivel del mar. El área de tierra de algunas naciones que ocupan islas y países como Bangladesh cambiaría dramáticamente cuando la inundación ocurriera. Los océanos continuarían expandiéndose durante varios siglos después de que las temperaturas se estabilicen. Debido a ello, la elevación del nivel del mar asociada con los niveles de dióxido de carbono de 550 ppm (el doble de los niveles industriales) eventualmente excedería los 100 cm (39.4 pulgadas). Un nivel de dióxido de carbono de 1 100 ppm podría producir una elevación del nivel del mar de 200 cm (78.7 pulgadas) o, según la cantidad de hielo derretido en Groenlandia y en el Antártico.

Problemas referentes a la calidad del aire

Una elevación del nivel del mar de 50 cm (20 pulgadas) duplicaría la población global en riesgo de sufrir los estragos de las tormentas, de casi 45 millones en el presente a más de 90 millones, y esta cifra no considera ningún incremento en las poblaciones costeras. Una elevación de 100 cm (39.4 pulgadas) triplicaría del tamaño de la población en riesgo.

Alteración del ciclo hidrológico Entre los efectos más radicales del cambio climático está la alteración del ciclo hidrológico. Se espera que las temperaturas elevadas produzcan un incremento en la evaporación, lo cual provocará que algunas áreas se vuelvan más áridas, mientras que la humedad incrementada del aire produciría mayores precipitaciones pluviales en otras. También se espera que esto ocasione sequías en algunas áreas e inundaciones en otras. En donde la evaporación se incrementa más que la precipitación, el suelo se volverá más seco, los niveles en lagos descenderán y los ríos transportarán menos agua. Los flujos más bajos de los ríos y de los niveles de los lagos podrían dañar la navegación, la generación de energía hidroeléctrica, y la calidad del agua, además de reducir el suministro de agua dis-

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1/24/06 3:43:07 PM

Temperaturas más calientes

Deshielo de glaciares

Elevación del nivel del mar

Inundación costera

Expansión de océanos

Elevación del nivel del mar

Inundación costera

Orlando Tampa St. Petersburg

Desiertos más calientes y áridos Cambios en los patrones de precipitaciones

Fort Pierce

Oeste de\ Palm Beach

Clima más violento (tormentas eléctricas, etc.)

Varios tipos de bosques emigrarían hacia los polos.

Cambios en las comunidades de plantas

Algunos bosques caducos se volverían más secos.

Fort Myers Fort Lauderdale Miami Las áreas en rojo están sujetas a inundaciones después de la elevación de un metro en el nivel del mar. Key West

Los tipos de cultivos cambiarían. a)

b)

Figura 17.19 Efectos del calentamiento global. a) El calentamiento global tendría varios efectos sobre el clima del mundo. El cambio climático tendría importantes impactos en los humanos y otros seres vivientes. b) La elevación del nivel del mar podría inundar muchas áreas costeras bajas en Florida e incrementaría la vulnerabilidad de tales áreas para las descargas de tormentas. Fuente: b) Elevaciones de la Encuesta Geológica Estadounidense. Preparados por la USGS, 2000.

35 80

30 25

60

20 40

15

Pulgadas

Elevación del nivel del mar global (cm)

100

10

20

5

0 2000

2020

2040

2060

2080

0 2100

Año

Figura 17.20 Posible elevación del nivel del mar. Se muestra el posible rango de elevación del nivel del mar promediado globalmente para el periodo 1990-2100. Fuente: Datos del Climate Change – State of Knowledge, octubre de 1997, Oficina de políticas de ciencia y tecnología, Washington, D.C., y State of the World 2000.

ponible para los usos agrícolas, residenciales e industriales. Algunas áreas podrían experimentar inundaciones crecientes durante el invierno y la primavera, así como suministros más bajos durante el verano. En el Valle Central de California, por ejemplo, la nieve derretida proporciona gran parte del suministro de agua en el verano; las temperaturas más cálidas ocasionarán que la nieve se derrita antes y, por lo tanto, reduzca los suministros del verano, aun cuando la lluvia se incremente durante la primavera. En términos generales, la tendencia a

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que las lluvias se concentren más en grandes tormentas debido al ascenso de la temperatura, incrementará las inundaciones de los ríos, sin aumentar la cantidad de agua disponible. Es muy difícil pronosticar los efectos de los cambios en el ciclo hidrológico, pero han surgido muchas inquietudes. Navegación: El cambio climático podría dañar la navegación, ya que es capaz de afectar los niveles promedio de agua en los ríos y lagos, incrementar la frecuencia de las inundaciones (durante las cua-

les la navegación es peligrosa) y sequías (durante las cuales el paso es difícil), y crear la necesidad de cambios en la infraestructura de navegación. Por otro lado, las temperaturas más altas podrían ampliar la temporada libre de hielo en muchas partes del mundo. Hidroenergía: La hidroenergía depende del flujo del agua en los ríos. Por lo tanto, el incremento en la cantidad de agua que fluye hacia abajo de un río sería benéfico. Suministro y demanda de agua: En algunas partes del mundo, el impacto potencial, ampliamente discutido, del cambio climático incluye al suministro y demanda de agua. Los cambios potenciales en los suministros de agua serían una consecuencia directa de las alteraciones en los escurrimientos y en los niveles de ríos, lagos y acuíferos. Control de inundaciones: Además de los impactos de la elevación del nivel del mar y la inundación costera asociada, el cambio climático global también podría cambiar la frecuencia y severidad de las inundaciones en tierra, en particular a lo largo de los ríos. Calidad ambiental y recreación: La disminución de los flujos de los ríos y las temperaturas más altas podrían dañar la

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:43:08 PM

calidad de agua de los ríos, bahías y lagos. En áreas donde la corriente de los ríos disminuya, las concentraciones de contaminación se elevarán debido a que habrá menos agua para diluir los contaminantes. La frecuencia creciente de severas tormentas podría estimular la cantidad de compuestos químicos que se escurren de las granjas, céspedes y calles hacia el interior de ríos, lagos y bahías. Cuestiones políticas: Las áreas del mundo que actualmente están experimentando problemas con la cantidad y calidad del agua son más propensas para experimentar de manera más severa estos problemas. Esto es especialmente cierto en las regiones áridas y semiáridas del mundo. Es probable que la escasez de agua en Medio Oriente y África se agrave por el cambio climático, lo cual podría incrementar las tensiones entre los países que dependen de suministros de agua originados fuera de sus fronteras.

a sufrir daños desproporcionados por las temperaturas más calientes y la calidad deficiente del aire. En todo el mundo, la preponderancia de enfermedades particulares depende en gran medida del clima local. Varias enfermedades serias aparecen sólo en áreas calientes. Por ejemplo, al calentarse más la tierra, algunas de estas enfermedades tropicales se difunden a lugares del mundo donde por lo general no ocurren. Las enfermedades que se propagan a través del piquete de mosquitos y otros insectos podrían volverse más comunes y las temperaturas más altas permitirían a esos insectos establecerse más al norte. Por otro lado, las enfermedades que son “transmitidas por vectores” incluyen la malaria, el dengue, la fiebre amarilla y la encefalitis. Asimismo, algunos científicos creen que el florecimiento de algas podría ocurrir con más frecuencia al elevarse las temperaturas, en particular en áreas con aguas contaminadas. En este caso, enfermedades como el cólera, que suelen acompañar los florecimientos de algas, podrían volverse más frecuentes.

Efectos sobre la salud

Cambios en los bosques y áreas naturales

El cambio climático impactará la salud humana de diversas formas. El efecto más directo sería el impacto de las temperaturas más calientes, las cuales pueden incrementar el número de personas que mueren (por varias causas) en un día determinado. Por ejemplo, la gente con problemas cardiacos es muy vulnerable debido a que el sistema cardiovascular debe trabajar más para mantener el cuerpo frío durante el clima caliente. También aumenta el cansancio por el calor y algunos problemas respiratorios. En agosto de 2003, Europa experimentó una ola prolongada de calor. Francia registró sus más altas temperaturas. Miles de personas (principalmente los más viejos) murieron en Francia y en todo el sur de Europa como consecuencia del calor. Además, las concentraciones de dióxido de carbono de 550 ppm (el doble de los niveles industriales) podrían provocar una probabilidad seis veces mayor de que los eventos de olas de calor ocurran. El cambio climático también agravaría los problemas de calidad de aire. Las temperaturas de aire más altas incrementan la concentración de ozono a nivel de la atmósfera baja, lo cual produce daños en el tejido pulmonar e intensifica el transporte por aire de polen y esporas que ocasionan enfermedades respiratorias, asma y desórdenes alérgicos. Debido a que los niños y los ancianos presentan mayor vulnerabilidad, son más propensos

Algunas de las proyecciones más dramáticas referentes al calentamiento global involucran a los sistemas naturales. El cambio climático podría alterar de manera dramática la distribución geográfica de los diferentes tipos de vegetación. Asimismo, la composición de un tercio de los bosques de la Tierra podría experimentar alteraciones importantes como resultado de los cambios en el clima que son asociados con el nivel de dióxido de carbono de 700 ppm. Durante los próximos 100 años, el ámbito ideal para algunas especies de bosques de Norteamérica podría desplazarse 500 km (300 millas) hacia el norte, mucho más rápido de lo que los bosques emigran naturalmente. (Ver figura 17.21.) Por ejemplo, los arces de azúcar, con una instalación fija en el noreste de Estados Unidos, y el sistema Everglades en Florida desaparecen en los pronósticos de modelación. Los humedales y los arrecifes de coral también pueden experimentar un declive radical debido al cambio climático. Los humedales de la región de praderas de Minnesota, Dakota del norte y del sur, el sur de Manitoba, Saskatchewan y Alberta, que sostienen la mitad de la población de aves acuáticas de Norteamérica, podrían disminuir su tamaño y cambiar drásticamente como respuesta ante el cambio climático. Estos cambios, además, podrían producir una pérdida acelerada de especies y un desafío adicional

CAPÍTULO 17

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Problemas referentes a la calidad del aire

para los esfuerzos de proteger la diversidad biológica. Cuanto más gradual sea el cambio climático, más fácil será para las especies adaptarse. Como resultado, los ecologistas proponen que las restricciones impuestas sean calculadas para limitar la velocidad del calentamiento no más de una décima parte de 1 °C (0.18 °F) por década.

Desafíos a la agricultura y al suministro de alimentos El clima afecta de manera importante la producción de cultivos. Es probable que una concentración de dióxido de carbono de 550 ppm incremente de 30 a 40% la producción agrícola de algunas áreas; pero en otras, quizá disminuya la producción en porcentajes similares aun para el mismo cultivo. Un clima más caliente reduciría la flexibilidad en la distribución del cultivo, lo cual incrementaría la demanda de riego. Por otro lado, la expansión de las distintas clases de plagas incrementaría la vulnerabilidad, pero también produciría un uso mayor de pesticidas. A pesar de estos efectos, se espera que la producción global de alimentos no se altere sustancialmente por el cambio climático, pero los impactos regionales son probables. Los sistemas agrícolas en el mundo desarrollado son altamente adaptables y tal vez logren sobreponerse a la variedad esperada de cambios climáticos sin reducciones dramáticas en los cultivos. En cambio, son los países más pobres, donde ya muchos padecen hambre, los más susceptibles a sufrir disminuciones importantes en la producción agrícola.

Cambios imprevistos Los mayores riesgos quizá serán aquellos que aún faltan por descubrir. Así como el agujero en la capa de ozono del Antártico fue una sorpresa, los científicos han formulado hipótesis acerca de muchas posibilidades angustiantes, como huracanes más frecuentes o severos y un cambio en las corrientes oceánicas responsables de moderar el clima del norte de Europa. Como aprendimos en el contexto del adelgazamiento de la capa de ozono, lo que ignoramos nos puede lastimar, la velocidad del adelgazamiento de la capa de ozono probó ser mucho más grande de lo que se creía. Por lo tanto, es muy probable que los efectos más serios del cambio climático se encuentren fuera de los cálculos actuales. La evolución de un entendimiento científico internacional común, respecto de tales cuestiones, ha sido un paso crítico hacia su resolución, al igual que con el problema de la destrucción de la capa de ozono.

409

1/24/06 3:43:09 PM

Áreas actuales y protegidas del arce azucarero

Área actual Traslape Área pronosticada

Predicción basada en la temperatura incrementada

Predicción basada en la temperatura incrementada y en la reducción de la humedad

Figura 17.21 Efectos de los cambios climáticos en las especies forestales. Los cambios climáticos obligarán a muchas especies a emigrar hacia el norte o a elevaciones más altas con el fin de permanecer en la zona climática apropiada. La zona climática para el arce de azúcar, por ejemplo, podría desplazarse hacia el norte de Canadá. Esto comprometería la industria del jarabe de maple y los colores del follaje de otoño, los cuales han hecho famosa a Nueva Inglaterra. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos y de las Naciones Unidas.

Manejo del cambio climático Los métodos para manejar el cambio climático implican el cambio tecnológico unido a la voluntad política y la realidad económica.

Eficiencia energética Un paso importante hacia la desaceleración del calentamiento global sería el incremento en la eficiencia en la utilización de energía. Así, el uso más eficiente del combustible es el que requiere suministros reducidos de recursos energéticos. Por lo tanto, sí tiene sentido incrementar la eficiencia energética, y en consecuencia, la reducción en la producción de dióxido de carbono, aun si el calentamiento global no fuera un problema. Una forma de estimular el camino hacia una eficiencia mayor sería fijar un impuesto a la cantidad de carbono que los individuos y las compañías liberan en la atmósfera. Esto incrementaría, por un lado, el costo de los combustibles y, por otro, la demanda de combustibles eficientes debido al alto precio de éstos. También estimularía el desarrollo de combustibles alternativos con un contenido más bajo de carbono y generaría fondos para la investigación de muchos aspectos de la eficiencia de combustibles y sus tecnologías alternativas.

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Función de la biomasa Otro enfoque para el problema es incrementar la cantidad de dióxido de carbono desprendido de la atmósfera. Si se cuenta con la biomasa suficiente, el exceso de dióxido de carbono puede ser utilizado por la vegetación durante la fotosíntesis. Por lo tanto, también se podría reducir el impacto del dióxido de carbono que es lanzado por la combustión de combustibles fósiles. En Australia, Estados Unidos y otros países, se han instituido planes para plantar miles de millones de árboles a fin de ayudar a disminuir los niveles de dióxido de carbono de la atmósfera. Muchos críticos argumentan que este método proporcionará sólo un beneficio de corto plazo dado que, eventualmente, los árboles madurarán y morirán, por lo que en algún momento, su descomposición liberará el dióxido de carbono a la atmósfera. Un problema relacionado es la destrucción de grandes áreas de selvas en las regiones tropicales del mundo. Estos ecosistemas son extremadamente eficientes para absorber el dióxido de carbono y almacenar los átomos de carbono en las estructuras de las plantas. La incineración de las selvas tropicales para suministrar tierra de cultivo o de pastoreo no sólo agrega dióxido de carbono a la atmósfera, sino que también reduce su capacidad para absorberlo de la atmósfera, debido a que los pastizales o las granjas creadas no absorben el dióxido de carbono tan eficientemente como lo hacen

las selvas. Además, las tierras de pastizales y las granjas en tales regiones del mundo muchas veces son abandonadas después de unos pocos años y el bosque nunca regresa a su condición original.

Fuerzas económicas y políticas Con el reconocimiento de que los clorofluorocarbonos estaban destruyendo la capa de ozono estratosférica que nos protege de la radiación ultravioleta, se firmaron acuerdos internacionales que han llevado a una reducción aguda en la cantidad de clorofluorocarbonos que es liberada. Sin embargo, la eliminación progresiva de los clorofluorocarbonos requiere cambios tecnológicos importantes, que han sido muy rápidos a partir de que se alcanzó un amplio consenso y se establecieron planes. Por lo tanto, los cambios realizados para proteger la capa de ozono han sido benéficos al reducir la liberación de un gas invernadero potente. Ver la sección Adelgazamiento de la capa de ozono en este capítulo. El incentivo para el cambio es reforzado por la globalización de la economía, la cual fomenta que los fabricantes hagan productos que gocen de la más amplia aceptación posible en el mercado. Por ello, muchas naciones en vías de desarrollo a las que se les permitió seguir usando clorofluorocarbonos por más tiempo que las naciones desarrolladas, rápidamente descubrieron que este periodo de gracia fue un arma de doble filo. Si continuaban fa-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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bricando productos que contenían clorofluorocarbonos, serían excluidos de los mercados de exportación más grandes. Las compañías multinacionales reforzaron la tendencia de requerir que los productos que compraban estuvieran libres de estas sustancias. Además, la asistencia financiera a los países a través del Fondo multilateral para el ozono, promovió aún más la rápida transición. Será más difícil alcanzar un consenso similar para reducir las emisiones de dióxido de carbono debido a que éste es liberado como resultado del consumo de energía, y éste afecta a todas las áreas de la economía. Sin embargo, el beneficio fundamental de la producción de energía más eficiente y más limpia podría fomentar cambios importantes en la industria, la producción de energía y el transporte, lo cual produciría emisiones menores de dióxido de carbono. El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, así como un gran número de reportes en Estados Unidos han mostrado que existen muchas tecnologías efectivas para mejorar el costo y la eficiencia energética en edificios que podrían lograr reducciones significativas en las emisiones de gas invernadero. Hoy en día, estas oportunidades existen en casi todas las naciones, incluso en las economías en vías de desarrollo y las naciones que ya tienen energía relativamente eficiente. Por ejemplo, la intensidad energética de China (el índice de consumo de energía comercial por unidad de Producto Interno Bruto) ha disminuido 50% desde 1980, un índice sin precedentes durante ese periodo. (Sin embargo, China sigue utilizando cuatro veces más energía que Estados Unidos, lo cual la coloca entre las economías del mundo menos eficientes en relación con la energía.) Una importante razón para el progreso de China es el reconocimiento de que su éxito económico continuado requiere la gradual eliminación de los subsidios en combustibles fósiles, una filosofía cada vez más aceptada por muchas naciones en vías de desarrollo. Es probable que los incrementos en la eficiencia energética y las reducciones en la emisión de gas invernadero tengan importantes beneficios que compensen los costos. Por ejemplo, el Banco Mundial estimó que en 1999, la contaminación del aire en China, principalmente atribuida al deficiente control de la incineración de carbón, causó 200 000 muertes prematuras, 1.8 millones de casos de bronquitis crónica, 1 700 millones de días de actividades restringidas y más de 5 mil millones de casos de enfermedades respiratorias. Cada una de estas estadísticas puede ser traducida en términos

CAPÍTULO 17

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Tabla 17.3

Tecnologías para afrontar el cambio climático

1. Automóviles y autobuses a base de celdas de combustible que reducirán sustancialmente la contaminación local, las emisiones de gas invernadero y el consumo de petróleo. 2. Microturbinas (plantas energía del tamaño de edificios) con costos más bajos y una eficiencia equivalente a la de las actuales plantas de energía de gran escala, y a base de carbón. 3. Empleo de combustibles que utilizan oxígeno y no aire para fabricar vidrio, acero, aluminio y para la fundición de metales, lo cual reduce la energía hasta 45% y se refleja drásticamente en las emisiones locales. 4. Edificios de “energía cero” que minimizan los requerimientos energéticos y producen más energía in situ (por ejemplo, a través de tejas fotovoltaicas) que la que es comprada. 5. Materiales muy fuertes y ligeros que permiten costos reducidos y eficiencia mejorada en todas las formas de transporte. 6. Gasificación de carbono combinada con captura y secuestro de dióxido de carbono para alcanzar una alta eficiencia; limpiar el carbón incinerado con emisiones casi nulas de carbono. 7. Sistemas de energía eólica combinados con el almacenamiento de la energía del aire comprimido a un costo total competitivo con las plantas de energía de incineración de carbón. 8. La generación de electricidad directamente de la luz del sol, mediante fotovoltaicos integrados en los materiales de tejas a un costo competitivo con las plantas generadoras de energía tradicionales. Fuente: Panel de investigación y desarrollo de energía del Comité de consejeros del presidente sobre ciencia y tecnología, Federal Energy Research and Development for the Challenges of the Twenty-First Century.

monetarios, de manera que los costos de mejorar la eficiencia del combustible y de reducir la contaminación se pueden compensar por los costos más bajos en servicios de salud y mayor productividad laboral. La eficiencia energética mejorada también reduce la necesidad de nuevas plantas de energía y la infraestructura relacionada, estimada en casi 100 mil millones dólares en las naciones en vías de desarrollo. Ya están identificadas muchas opciones a esta transición tecnológica de largo plazo, y algunas han empezado a entrar al mercado. (Ver tabla 17.3.) Por ejemplo, los sistemas de energía eólica están mejorando rápidamente y, en condiciones ideales, ya se comparan favorablemente con las plantas convencionales de energía de incineración de carbón. La conversión directa de la luz del sol en electricidad ahora es posible gracias a las tecnologías térmicas solares y fotovoltaicas. Si bien en la actualidad son relativamente costosas, ya son competitivas en áreas alejadas de la red de servicios eléctricos. Es probable que los costos de estas tecnologías disminuyan de manera sustancial más adelante. El Departamento de Energía de Estados Unidos ha concluido que, si el país depende principalmente de la tecnología ya probada, podría reducir sus emisiones de carbono por casi 400 millones de toneladas métricas en 2010, lo suficiente para estabilizar las emisiones estadounidenses de ese año a los niveles de 1990, pero con ahorros de los costos de energía reducida casi iguales a los costos agregados de inversión.

Problemas referentes a la calidad del aire

Se necesitarán recursos y políticas para incrementar las inversiones en tecnologías renovables y de largo plazo. Buenos ejemplos provenientes de naciones industrializadas incluyen los programas de compra de energía eólica en Dinamarca y Alemania, el programa fotovoltaico de “10 000 tejados” en Japón, y la evolución de las campañas del “marketing verde” en Estados Unidos y Europa para conseguir la buena voluntad del consumidor para pagar modestas primas por electricidad procedente de tecnologías de energía limpia.

Contaminación del aire en espacios cerrados Un creciente cuerpo de evidencia científica indica que el área dentro de los hogares y de ciertos edificios puede estar más contaminada que el aire exterior aun en las ciudades más grandes e industrializadas. Se piensa que muchos contaminantes y fuentes de contaminación en los espacios cerrados tienen un efecto adverso sobre la salud humana. Estos contaminantes incluyen asbestos; formaldehído, que está asociado con muchos productos de consumo, como ciertos productos de madera y aerosoles; residuos de pesticidas transportados por aire; cloroformo; percloretileno (asociado en particular con las tintorerías); paradiclorobenceno (proveniente de las bolas

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El Protocolo de Kyoto sobre los gases invernadero

El 10 de diciembre de 1997, 160 naciones llegaron al acuerdo en Kyoto, Japón, sobre la limitación de las emisiones de dióxido de carbono y otros gases invernadero. El Protocolo de Kyoto fue un importante acuerdo para enfocar la atención de los líderes del mundo en temas del cambio climático. El Protocolo de Kyoto pidió a las naciones industrializadas que redujeran sus emisiones promedio durante el periodo de 2008 a 2012 a cerca de 5% por debajo de los niveles de 1990. Estados Unidos prometió alcanzar un nivel de 7% por debajo del nivel de 1990, un poco menor que la promesa de la Unión Europea y ligeramente más que los japoneses. A ninguna de las naciones en vías de desarrollo se les pidió que establecieran límite alguno. De manera inicial, el protocolo cubrió sólo tres gases invernadero: dióxido de carbono, metano y óxido nitroso. En años subsiguientes se agregaron tres compuestos más: hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos y hexafluoruro de azufre. El protocolo también contiene los elementos de un programa de negociación internacional para las emisiones de gas invernadero. Esta negociación emplearía incentivos al mercado para lograr y asegurar oportunidades de más bajos costos para la reducción del gas invernadero. Si bien, el acuerdo de Kyoto ha sido importante para llevar la atención internacional a las emisiones de gas invernadero a un nuevo nivel, siguen existiendo cuestiones importantes pendientes por resolver que pertenecen al acuerdo. Éstas incluyen: 1. Deben estar mejor establecidas las reglas e instituciones que están rigiendo la negociación internacional de las emisiones de gas invernadero entre las naciones industrializadas. 2. El criterio utilizado para juzgar el cumplimiento, y todas las penalidades por no cumplimiento, deben articularse de manera clara. 3. Para que los objetivos de largo plazo sean más creíbles, se deben establecer metas de corto plazo específicas y moderadas para los países industrializados, y éstos deben ser capaces de lograr sus primeras reducciones para cumplir los requerimientos de largo plazo. Una cosa es segura: si las metas del protocolo se deben cumplir para 2008, las naciones desarrolladas del mundo estarán forzadas a prestar atención a sus políticas energéticas, y esto a su vez nos afectará a todos. Fechas clave en la historia del calentamiento global 1898 El científico sueco Svante Ahrrenius advierte que las emisiones de dióxido de carbono de la Revolución Industrial, provenientes del carbón y del petróleo, podrían acumularse en la atmósfera y conducir a un calentamiento global.

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1961

El nuevo observatorio del volcán Mauna Loa de Hawai detecta la elevación en el dióxido de carbono atmosférico.

1980

Los modelos computacionales del clima mundial proyectan que la temperatura se elevará.

1988

Las Naciones Unidas establecen una red bien documentada de científicos climáticos, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, para estudiar el problema y hacer recomendaciones.

1990

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático certifica la base científica para el “efecto invernadero” y las predicciones del calentamiento global.

1992

El Tratado de cambio climático es firmado, estableciendo metas voluntarias para las naciones industrializadas a fin de disminuir las emisiones de gas invernadero de los niveles de 1990 para 2000. Casi 170 naciones eventualmente ratificaron. Estados Unidos firmó el tratado, pero el senado no lo legalizó.

1996

El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático concluye que el cambio climático está ocurriendo y que es altamente probable que la actividad humana sea una importante causa de él.

Octubre de 1997 Los negociadores terminaron dos años de tareas preliminares con los temas más importantes, como el nivel de objetivos limitantes no resueltos; entonces, comenzaron los preparativos para la conferencia final en Kyoto. Julio de 2001 Representantes de 180 países se reunieron en Bonn Alemania, para continuar trabajando en los detalles de la implementación del Tratado de calentamiento global. La Unión Europea apoya el tratado, pero pocos países miembros se están moviendo hacia la ratificación. Estados Unidos se retira del tratado pero continúa participando en las discusiones. 2003

Ni Rusia ni Estados Unidos ratificaron el tratado y su futuro está en duda.

2004

Rusia accede a ratificar el tratado, que entrará en efecto a pesar de que Estados Unidos, el productor más grande de dióxido de carbono, no lo ha reconocido.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Tabla 17.4 Contaminante

Resumen de la contaminación del aire en espacios cerrados Descripción

Fuentes

Efectos*

Asbestos

Mineral ligero y fibroso; aislante y a prueba de fuego

Tejas del piso del techo, aislamiento y compuestos de remodelación

Fácilmente inhalables, ocasionan daños pulmonares o cáncer

Monóxido de carbono (CO)

Gas sin color y sin olor

Fuentes de combustión, como el carbón vegetal, calentadores de queroseno, garajes con mala ventilación, humo de cigarro

Reduce la capacidad de la sangre de transportar oxígeno; daña la visión y el estado de alerta Mareos, dolores de cabeza, fatigas, muerte por sofocación

Formaldehído

Gas acre; conservadores y desinfectantes

Aislamiento de espuma, resinas, paneles de tabla roca, paneles de fibra, algunas alfombras, telas de tapicería

Dolores de cabeza, mareos, naúseas, aletargamiento, urticaria, irritaciones respiratorias superiores

Plomo (Pb)

Elemento metálico

Pinturas para el hogar fabricadas antes de Problemas de aprendizaje y de comporta1976, viejas tuberías y soldaduras, cristal miento en niños, alta presión arterial, emplomado y vajillas, juguetes viejos dolor, problemas de concentración, problemas de reproducción

Contaminantes biológicos y microorganismos

Polen, ácaros del polvo, casa de mascotas, bacterias, moho, hongos y virus

Sistemas con calefacción y sistemas de en- Enfermedades alérgicas irritaciones de la friamiento con mantenimiento inapropiel, influenza, casos agudos de asma piado Cuartos de lavado, humidificadores y deshumidificadores Mascotas y plantas Alfombras de pared a pared

Dióxido de nitrógeno (NO2)

Gas marrón

Chimeneas, estufas de carbón y leña

Radón (Rn)

Ocurre naturalmente, gases radiactivos

Rocas y suelos que contienen elementos Cáncer de pulmón radiactivos de uranio y radio en descomposición Ingresan a través de rompimientos en sótanos y cimientos

Humo de tabaco

Mezcla de varias sustancias como los cancerígenos humanos conocidos

Cigarros, pipas y puros, humo de segunda mano

Irritaciones de garganta nariz y ojos, dolores de cabeza y naúseas, tos y dolor de pecho, cáncer de pulmón

Compuestos orgánicos volátiles (COV)

Sustancias producidas por la industria química sintética y de forma natural; vaporiza a temperaturas ordinarias

Algunos solventes, adhesivos, pinturas, muebles, tapicería y telas, materiales de construcción, compuestos de limpieza, pesticidas, limpiadores de ropa, conservadores de lana, humo del tabaco, etc.

Irritaciones respiratorias y de ojos, daños en pulmones y riñones de animales Los efectos de largo plazo están siendo estudiados

Irritaciones del tracto respiratorio y ojos Resistencia menor a las infecciones respiratorias Bronquitis crónica

*Efectos a partir de exposición prolongada o concentraciones altas. Fuente: Tabla completada por Earth Force, Inc. (www.earthforce.org) con datos de U.S. Environmental Protection Agency and Wisconsin Department of Natural Resources. Todos los derechos reservados. Reimpreso con permiso.

de naftalina y aromatizantes del ambiente); y muchos otros organismos causantes de enfermedades o productores de alergias. (Ver la tabla 17.4.) Fumar es la fuente de contaminación de aire más importante en Estados Unidos en términos de salud humana. El inspector general de sanidad estima que 350 000 personas en ese país mueren cada año por enfisema, ataques cardiacos, apoplejías, cáncer de pulmón y otras enfermedades provocadas por el tabaquismo. La prohibición de fumar probablemente salvaría más vidas en comparación con cualquier otra medida de control de la contaminación.

CAPÍTULO 17

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Un factor creciente que contribuye al problema de la contaminación del aire en los espacios cerrados es la climatización de los edificios para reducir la pérdida de calor y ahorrar los costos de combustible. En la mayoría de los hogares más antiguos, ocurre un completo intercambio de aire cada hora. Esto significa que el aire fresco se filtra por las puertas y ventanas y a través de agujeros y aberturas del edificio. En un hogar climatizado, un intercambio completo de aire puede ocurrir sólo una vez cada cinco horas. Un hogar así es más eficiente energéticamente, pero también tiende a capturar más contaminantes aéreos.

Problemas referentes a la calidad del aire

A pesar de que pasamos en promedio casi 90% de nuestro tiempo en interiores, los movimientos para reducir la contaminación del aire en los espacios cerrados se han quedado rezagados de las regulaciones que contemplan la contaminación del aire en los espacios al aire libre. En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental está conduciendo una investigación para identificar y clasificar los riesgos para la salud humana que produce la exposición individual a los contaminantes de los espacios cerrados o de las mezclas de contaminantes en estas áreas.

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Radón En 1985, la ropa que utilizó un ingeniero en la Estación de generación nuclear de Limerick en Pottstown, Pennsylvania, registró un alto nivel de radiación. Inicialmente se pensó que la estación era la fuente de la radiación. Sin embargo, estudios posteriores indicaron que el origen era radón 222 proveniente del hogar del ingeniero. Después de este incidente, se ha incrementado el interés en el radón y en sus efectos. La fuente del radón es el uranio 238, un elemento de origen natural que conforma 3 partes por millón de la corteza terrestre. El uranio 238 atraviesa 14 pasos de descomposición antes de volverse plomo 206 estable y no radiactivo. El radón, un gas inerte radiactivo que tiene una vida media de 3.8 días, es uno de los productos que se forman durante este proceso. Dado que el radón es un gas inerte, no participa en ninguna reacción química dentro del cuerpo, pero puede ser inhalado. Una vez dentro de los pulmones, sufre una descomposición radioactiva, lo cual genera otros tipos de átomos denominados “descendientes” del radón. Estos productos de la descomposición (descendientes) del radón (plutonio 218, con una vida media de 3 minutos; plomo 214, con una vida media de 27 minutos; bismuto 214, con una vida media de 20 minutos; y polonio 214, con una vida media de un milisegundo) son materiales sólidos que permanecen químicamente activos en los pulmones. Una mayor incidencia de cáncer en los pulmones es el único efecto en la salud asociado con los productos de descomposición del radón. Se estima que los productos de la descomposición del radón son responsables de cerca de 15 000 muertes anuales por cáncer de pulmón en Estados Unidos. Esto representa cerca de 10% de las muertes por cáncer de pulmón. La tabla de evaluación de riesgo del radón indica que los individuos expuestos a más de 4 picocuries por litro se encuentran en mayor riesgo de desarrollar este padecimiento. Dado que el gas radón se forma en las rocas, por lo general se propaga a través de éstas y de la tierra, y escapa de forma segura a la atmósfera. También puede propagarse a las aguas subterráneas. Comúnmente ingresa a un hogar a través de un espacio abierto en la cimentación. Así, una grieta en el piso del sótano o en la cimentación, la abertura alrededor de una tubería de agua o de drenaje, permiten que el radón ingrese al hogar. También puede entrar por medio del suministro de agua de los pozos. Cerca de 10% de los hogares en Estados Unidos presentan un problema potencial de radón. El mapa que se presenta a continuación muestra las regiones de Estados Unidos que tienen probabilidad de presentar niveles elevados de radón. Sin embargo, la creciente publicidad acerca de este elemento ha preocupado a muchas personas. Adicionalmente, la Agencia de Protección Ambiental y el inspector general de sanidad recomiendan que todos los ciudadanos (que no vivan del segundo piso en adelante en un edificio) verifiquen en sus hogares la presencia del radón. Si las pruebas indican niveles de radón en o por encima de 4 picocuries por litro, la EPA recomienda que los dueños de los predios emprendan alguna acción. Esto por lo regu-

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lar no es caro y consiste en bloquear los lugares por donde ingresa el radón o ventilar las fuentes de radón hacia el exterior. Las personas preocupadas, que tengan problemas por el radón, deberán contactar al Departamento de salud pública del estado o a la Agencia de Protección Ambiental

Tabla de evaluación del riesgo del radón

pCi/L

WL

Muertes estimadas por cáncer de pulmón debido a la exposición al radón (más de 1,000)

Niveles de exposición comparables

200

1.0

440-770

Mil veces el nivel promedio de exteriores

100

0.5

270-630

Cien veces el nivel promedio de interiores

40

0.2

Riesgo comparable Más de 60 veces el riesgo de un no fumador Fumador de cuatro paquetes al día Dos mil rayos X de pecho por año

120-380 Fumador de dos paquetes al día

20

10

4

2

0.1

0.05

0.02

0.01

60-120

30-120

13-50

7-30

Cien veces el nivel promedio de interiores Diez veces el nivel promedio de interiores Nivel en el que la EPA recomienda tomar una acción correctiva Diez veces el nivel promedio de exterioresl

1

0.005

3-13

Nivel promedio en interiores

0.2

0.001

1-3

Nivel promedio en exteriores

Fumador de un paquete al día

Cinco veces el riesgo de un no fumador

Doscientos rayos X de pecho por año

Riesgo de un no fumador de morir por cáncer de pulmón

Veinte rayos X de pecho por año

Nota: Los resultados de las mediciones se reportan de dos formas: 1) pCi/L (picocuries por litro), medición del gas radón, o 2) WL (niveles de efecto), medición de los productos de la descomposición del radón. Fuente: Información de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, Oficina de los programas de radiación y aire.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Potencial geológico generalizado del radón en Estados Unidos U.S. Geological Survey

Potencial geológico del radón (Predicción de la media) Bajo (4 pCi/L) Escala continental de Estados Unidos y Hawai Millas

Millas

Fuente: U.S. Geological Survey.

CAPÍTULO 17

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Problemas referentes a la calidad del aire

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La atmósfera tiene la tremenda capacidad de dispersar contaminantes. Los compuestos de monóxido de carbono, los hidrocarburos, la materia particulada, el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno son los principales contaminantes del aire. Además, pueden ocasionar múltiples problemas de salud. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos establece estándares para seis contaminantes conocidos como contaminantes críticos del aire: el monóxido de carbono, el dióxido de nitrógeno, el dióxido de azufre, los compuestos orgánicos volátiles (hidrocarburos), el ozono y el plomo. La EPA también regula los contaminantes peligrosos del aire. El smog fotoquímico es un contaminante secundario, que se forma cuando los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno están atrapados por inversiones térmicas y reaccionan entre sí en presencia de la luz del sol para formar nitratos de peroxiacetilo y ozono. La eliminación del smog fotoquímico requiere cambios en la tecnología, como automóviles más eficientes (en cuanto al combustible), dispositivos especiales para impedir la pérdida de los hidrocarburos y convertidores catalíticos para quemar completamente los hidrocarburos en gases agotados. La lluvia ácida es causada por emisiones de dióxido de azufre y de óxidos de nitrógeno en la atmósfera superior, la cual forma ácidos que son arrastrados del aire cuando llueve o nieva o son depositados como partículas sobre las superficies. Los efectos directos de la lluvia ácida en los ecosistemas terrestres son difíciles de probar, pero se sospecha que los cambios en muchas áreas forestales en parte son el resultado de alteraciones adicionales provocadas por la lluvia ácida. La evidencia reciente sugiere que la pérdida de calcio del suelo puede ser un problema importante asociado con la lluvia ácida. En cambio, el efecto de

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la lluvia ácida en los sistemas acuáticos es fácilmente cuantificable. Al volverse más ácida el agua, la complejidad del ecosistema disminuye, y muchas especies no se pueden reproducir. El control de la lluvia ácida requiere el uso de lavadores de gases, precipitadores y filtros, o la eliminación del azufre de los combustibles. Sin embargo, los óxidos de nitrógeno siguen siendo un problema. En la actualidad, muchas personas están preocupadas por los efectos dañinos de los gases invernadero: dióxido de carbono, metano y clorofluorocarbonos. Es posible que estos gases ocasionen un incremento en la temperatura promedio de la Tierra y, en consecuencia, estén provocando cambios importantes en el clima. Los sistemas ecológicos humanos ya son vulnerables a una variedad de presiones ambientales, como los climas extremosos y cambiantes. Es probable que el calentamiento global amplifique los efectos de otras presiones y altere de muchas maneras nuestras vidas. Los impactos sustanciales en nuestra salud, la vitalidad de los bosques y otras áreas naturales, la alteración de los suministros de agua dulce y la productividad de la agricultura están entre las consecuencias probables del cambio climático. Los clorofluorocarbonos también propician la destrucción de la capa de ozono en la atmósfera superior, lo cual produce cantidades crecientes de radiación ultravioleta que llegan a la Tierra. Las inquietudes acerca de los efectos de los clorofluorocarbonos dieron origen a esfuerzos internacionales que han producido reducciones importantes en la cantidad de estas sustancias que llegan a la atmósfera. Por último, muchos materiales comúnmente usados liberan gases en espacios cerrados (contaminación del aire en espacios cerrados), donde causan problemas de salud. El más importante de estos problemas de salud está asociado con el tabaquismo.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Problema-análisis Contaminación, políticas y elecciones personales El problema de la contaminación que ha mostrado el menor avance en Norteamérica es el control del ozono en la troposfera. Algunas regiones geográficas son más propensas a desarrollar condiciones que generan ozono en la atmósfera baja, y sabemos que la presencia de los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles disparan eventos que llevan al desarrollo de niveles no saludables de ozono al nivel de la troposfera. Adicionalmente, resulta evidente que los automóviles son la principal fuente de compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno. También resulta claro que una gran parte de la población se expone de manera regular a niveles no saludables de ozono y que varios millones de personas se enferman o tienen actividades limitadas como resultado directo de la baja calidad del aire. Existen varias formas de atacar este problema, pero todas ellas implican restringir la libertad de las personas para utilizar automóviles o el tipo de auto que pueden utilizar. A continuación se presentan algunos de los métodos utilizados, así como sus efectos en su manejo público. 1. Restringir los tipos de automóviles que se pueden adquirir y optar por los menos contaminantes. Los requisitos que exigen que los automóviles proporcionen un mejor kilometraje por litro con emisiones reducidas han probado ser exitosos en cuanto a la producción de una menor contaminación por kilómetro recorrido. Sin embargo, las personas están manejando más y una evasiva dentro de la Ley de aire limpio permite que los vehículos utilitarios deportivos (SUV, por sus siglas en inglés)

sean clasificados como camiones y eviten los requerimientos de consumo más estrictos. La mayoría de los automóviles nuevos adquiridos son camiones ligeros y del tipo SUV. 2. Proporcionar incentivos para desalentar el que las personas manejen. Muchas áreas metropolitanas cuentan con carriles restringidos para automóviles compartidos con dos o más pasajeros. Estos carriles por lo general no se utilizan. Las personas prefieren manejar de forma individual. 3. Asignar multas económicas por el uso de automóviles. En muchas ciudades del mundo, la gente paga una tarifa por manejar en ciertas partes de la ciudad. De manera adicional, los caminos y puentes de cuotas son un incentivo económico para no manejar. Sin embargo, esto sólo reduce el tráfico si las cuotas son altas y si no existen rutas “gratis” que pueda utilizar la gente. 4. Ofrecer alternativas convenientes, seguras y económicas de transporte. Por cada dólar gastado en el transporte público en Estados Unidos, se gastan aproximadamente 6 dólares en caminos para los automóviles. Estos métodos para hacer frente al ozono en la atmósfera baja hacen surgir varios aspectos que afectan la elección personal. • ¿El uso de los automóviles debe restringirse para proteger la salud de las personas que son altamente sensibles al ozono a nivel de la atmósfera baja? • ¿Los gobiernos deben determinar los tipos de automóviles permitidos? • ¿Deberían utilizarse tarifas, impuestos o evaluaciones para incrementar el costo de utilización de un automóvil? • Un conductor típico gasta de 500 a 1 000 dólares por año en gasolina. ¿Pagaría usted una cuota anual de 1 000 dólares por utilizar el transporte público si estuviera disponible?

Términos clave dióxido de azufre (SO2) 393 dióxido de carbono (CO2) 405 dióxido de nitrógeno (NO2) 393 cancerígenos 393 clorofluorocarbonos (CFC) 405 compuestos orgánicos volátiles (COV) 394 contaminantes aéreos peligrosos 391 contaminantes críticos de aire 391 contaminantes primarios del aire 390 contaminantes secundarios del aire 390

CAPÍTULO 17

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decibeles 399 deposición ácida 400 efecto invernadero 405 smog fotoquímico 394 gases invernadero 403 hidrocarburos 394 inversión térmica 396 lluvia ácida 400 materia particulada 392 metano 406

Problemas referentes a la calidad del aire

monóxido de carbono (CO) 391 monóxido de nitrógeno (NO) 393 óxidos de nitrógeno (NOx) 393 óxido nitroso (N2O) 407 ozono (O3) 394 PM10 392 PM2.5 393 radón 414 tóxicos aéreos 391

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Preguntas de repaso 1. Enumere los cinco contaminantes primarios del aire que co2. 3. 4. 5. 6. 7.

múnmente son liberados en la atmósfera y sus fuentes. Enumere los seis contaminantes críticos del aire y sus fuentes. Defina los contaminantes secundarios aéreos y proporcione un ejemplo. Enumere tres efectos sobre la salud de los contaminantes aéreos. ¿Por qué la contaminación del aire es un problema tan grande en áreas urbanas? ¿Qué es el smog fotoquímico? ¿Qué lo ocasiona? Describa las tres acciones que se puedan llevar a cabo para controlar la contaminación del aire.

8. ¿Qué provoca la lluvia ácida? Enumere tres consecuencias negativas. 9. ¿Por qué el dióxido de carbono (un componente normal no tóxico de la atmósfera) es denominado “gas invernadero”? 10. ¿Cuáles serían las consecuencias si la capa de ozono circundante de la tierra fuera destruida? 11. ¿Cómo influye la calidad del aire en la conservación de la energía?

Pensamiento crítico 1. ¿Que podría hacer usted para limitar la contaminación del aire que produce? 2. ¿Está de acuerdo con la prohibición de fumar decretada en California, que abarca todos los lugares públicos cerrados hasta los restaurantes y bares privados? ¿Por qué sí y por qué no? 3. Algunos países en vías de desarrollo argumentan que deben estar exentos de los límites en la producción de gases invernadero y que los países desarrollados deberían soportar la carga de los cambios que son necesarios para disminuir el cambio climático global. ¿Qué valores, creencias y perspectivas apoyan este argumento? ¿Qué piensa acerca de este argumento? 4. Como nación, Estados Unidos proporciona muchos subsidios a la energía proveniente de combustibles fósiles debido a que la gente que elabora las políticas considera que el desarrollo económico depende de la energía barata. Si estos subsidios fueran eliminados o se añadieran impuestos a la energía, ¿qué efecto tendría en su

5.

6. 7.

8.

propio consumo de energía? ¿Estaría dispuesto a pagar altos precios por la gasolina, en el rango de tres a cuatro dólares por galón como en muchos países europeos, si esto redujera las emisiones de gas invernadero? ¿Qué piensa de que la contaminación del aire es mucho peor en los países en vías de desarrollo que en los países desarrollados? ¿Qué deberían hacer los países desarrollados en relación con esto, si fuera el caso? ¿A cuáles contaminantes aéreos comunes de las áreas cerradas está usted expuesto? ¿Cómo podría limitar esta exposición? ¿Qué clases de contaminación por ruido encuentra en el lugar donde vive? ¿Es importante la contaminación por ruido para usted? ¿Qué puede hacer para reducir este tipo de contaminación? ¿Cómo hacer más silenciosas las ciudades? ¿Es posible tener cero emisiones de contaminantes? ¿Con qué nivel de riesgo está dispuesto a vivir?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Contaminación del aire

Calentamiento global

Deposición ácida

Temas de la respiración humana

Atmósfera, clima y agua

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PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:43:21 PM

Administración y disposición final de residuos sólidos

Contenido del capítulo Objetivos Clasificación de residuos sólidos Residuos sólidos municipales Métodos para disposición final de residuos Rellenos sanitarios Incineración Producción de mantillo y composta Reducción en la fuente Reciclado

Problema-análisis. ¿Papel o plástico?

Un acercamiento al medio ambiente Remoción de la parte superior de las montañas, pág. 422 Empleo de resinas en el embalaje de consumo, pág. 427 ¿Qué hacer para reducir los residuos y ahorrar dinero?, pág. 429 El reciclaje es un gran negocio, pág. 431

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar por qué los residuos sólidos son un problema en todo el mundo. • Entender que la administración de los residuos sólidos municipales se relaciona directamente con la economía, los cambios en la tecnología, la concientización y el compromiso ciudadano. • Describir los diferentes métodos de disposición final de residuos y los problemas asociados con cada uno. • Entender las dificultades que se presentan en el desarrollo de nuevos rellenos sanitarios municipales.

1979 La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos prohibió los contenedores abiertos y estableció estándares para los rellenos sanitarios. 1979 Había alrededor de 20 000 rellenos sanitarios y contenedores abiertos en Estados Unidos. 1980 De todo el residuo sólido municipal, 9.6% fue reciclado en Estados Unidos. 1980 El desperdicio producido en Estados Unidos por persona al día fue de 1.7 kg (3.75 libras).

• Definir los problemas asociados con la incineración como método de disposición final de residuos sólidos. • Describir algunos métodos que tienen la finalidad de reducir las fuentes de generación de residuos sólidos. • Explicar qué es la composta y cómo se relaciona con la disposición final de residuos sólidos. • Detallar algunos beneficios y desventajas del reciclado.

2004 Los contenedores abiertos y los rellenos sanitarios mal diseñados fueron eliminados en Estados Unidos. 2004 Menos de 2 000 rellenos sanitarios subsisten (cerca de 80% de reducción). 2004 De todo el desperdicio sólido municipal, 30% era reciclado. 2004 El desperdicio producido por persona al día fue de dos kilogramos (4.4 libras).

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1/24/06 3:46:07 PM

Clasificación de residuos sólidos Las diversas clases de residuos producidos por una sociedad tecnológica se clasifican de varias maneras. Algunos tipos de residuos son liberados en el ambiente por medio del agua; a veces de manera intencional y otras por accidente. Muchos residuos que se liberan premeditadamente reciben un tratamiento previo. Para mayor información, los desperdicios que se descargan en el agua y en el aire se analizan en los capítulos 16 y 17, respectivamente. Existen residuos con características especialmente peligrosas, como los de origen nuclear, médico, industrial y algunos de uso doméstico. El capítulo 11 trata sobre los residuos nucleares, y el capítulo 19 considera más cuestiones sobre residuos peligrosos. Este capítulo se enfoca en el residuo sólido. Por lo general, los residuos sólidos se conforman por objetos o partículas que se acumulan en el sitio donde son producidos, son lo contrario de los residuos transportados por aire o agua, los cuales son trasladados fuera del sitio de su producción. Los residuos sólidos por lo común se clasifican con base en el sector de la economía responsable de producirlos, como la extracción, la agricultura, la manufactura y los municipios. Aunque existe muy buena información acerca de los flujos de desechos que están regulados (residuos peligrosos, residuos sólidos municipales, médicos y nucleares) sólo tenemos acceso a cálculos generales en cuanto a muchas otras clases de residuos, como los de la explotación y los agrícolas. En términos generales, los residuos provenientes de la extracción minera son producidos de tres formas. En primer lugar, en la mayoría de las operaciones de extracción, grandes cantidades de roca y suelo necesitan ser desprendidas para llegar a las valiosas menas. Este material de desperdicio por lo general es dejado en la superficie del sitio minero. En segundo lugar, las operaciones de molienda utilizan diversas tecnologías para extraer el valioso material de la mena. Estas técnicas varían desde el simple molido hasta la clasificación mediante un proceso sofisticado de separación química. Sin importar la técnica implicada, una vez que se obtiene el material, la cantidad restante, muchas veces denominada residuo, debe ser desechada. Los materiales sólidos a menudo se depositan en la tierra que está cerca del sitio de molienda, y los desperdicios líquidos por lo general se almacenan en estanques. Es difícil hacer que la

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vegetación crezca en estos montículos de rocas y desperdicios, ya que además de ser antiestéticos, permanecen expuestos a la lluvia y al viento. Por último, el agua que se drena o se bombea de las minas o que fluye de las rocas apiladas de desperdicio o de los restos muchas veces contiene materiales peligrosos (como asbestos, arsénico, plomo y materiales radiactivos) o altas cantidades de ácido que deben ser confinadas o tratadas, aunque muchas veces no es así. Además, las fallas terrestres que sirven como contenedores de desperdicios producen una liberación de contaminantes líquidos en las corrientes locales. Entre 1993 y 2003, se presentaron 30 de esas fallas a nivel mundial, siete de ellas en Estados Unidos. Aun cuando es difícil obtener más que un cálculo grosso modo de la cantidad de los residuos producidos por las extracciones mineras, la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos estima que cada año se producen entre 1 000 millones y 2 000 millones de toneladas métricas de desperdicios mineros en Estados Unidos. Del total de residuos producidos, entre 700 y 800 millones de toneladas métricas se consideran peligrosos. Por otro lado, se requieren grandes cantidades de agua para muchos tipos de operaciones de extracción. La calidad de esta agua se degrada, de manera que ya no es adecuada para beber, para el riego ni para la recreación. La explotación minera también altera la vegetación natural en el área, ya que el agua puede transportar partículas del suelo a las corrientes y ocasionar erosión y sedimentación. Algunas operaciones de explotación minera, como la extracción en hileras, perturban las capas superiores del suelo, lo cual aminora o elimina su productividad durante un largo tiempo. La extracción en hileras ha alterado casi 75 000 kilómetros cuadrados (30 000 millas cuadradas) del territorio de Estados Unidos, un área equivalente al estado de Maine. Los residuos agrícolas son la segunda forma más común de desperdicios y comprenden los desechos procedentes de la crianza de animales, de la cosecha y del procesamiento de cultivos y árboles. Se estima que la cantidad de excremento animal producido cada año es de aproximadamente 1 240 millones de toneladas métricas. Otros desechos asociados con la agricultura, como los residuos de operaciones de procesamiento (desollado, semillas, paja, tallos, lodo y otros materiales similares), en conjunto conforman el total del desperdicio agrícola, que asciende a cerca de 1 500 millones de toneladas métricas cada año. Dado que la mayoría de los desperdicios agrícolas son orgánicos, 90% se utiliza como fertilizante o para

otras actividades de mejora de suelos. Otros materiales se incineran como fuente de energía, de manera que pocos de estos desperdicios necesitan ser ubicados en los rellenos sanitarios. Sin embargo, cuando se producen demasiados residuos en un lugar, quizá no se cuente con la tierra de cultivo disponible para aceptar los desperdicios agrícolas sin causar problemas de contaminación de agua asociados con los escurrimientos o la contaminación de mantos freáticos debido a la infiltración. (Ver la sección Un acercamiento al medio ambiente: Producción industrial de ganado, en el capítulo 15.) El residuo sólido industrial proviene de fuentes diferentes de la extracción minera y se estima que comprende de 200 a 600 millones de toneladas métricas al año. Incluye una amplia variedad de materiales como los desperdicios de demolición, arena para fundición, restos de procesos de fabricación, lodos, cenizas producto de las incineraciones y otros similares. Todos estos materiales deben ser examinados para determinar si son peligrosos. Cuando se clasifican como residuos peligrosos, sus desechos, requerirán que se coloquen en rellenos especiales para esta clase de residuos que son llamados confinamientos controlados. Los residuos peligrosos se analizan con mayor detalle en el capítulo 19. Además de los desperdicios sólidos, las industrias producen varios miles de millones de toneladas métricas de material líquido. En el capítulo 16 se analiza el uso industrial del agua. El residuo sólido municipal (RSM) está conformado por todos los materiales que la gente en una región ya no desea debido a que están descompuestos, rotos o no tienen otro uso o valor. Incluye los desperdicios domésticos, de establecimientos comerciales, instituciones y de algunas fuentes industriales; en total, asciende a casi 210 millones de toneladas métricas al año. La tabla 18.1 resume los cálculos de las cantidades de diferentes clases de desperdicios sólidos producidos en Estados Unidos. El resto de este capítulo se centrará en la generación y disposición de los residuos sólidos municipales.

Residuos sólidos municipales La disposición final de los desperdicios siempre será un problema, en cualquier lugar que la gente exista. Por ello, los arqueólogos ansían encontrar los basureros o los vertederos de las antiguas civilizaciones. Los artículos

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desechados arrojan una gran cantidad de datos acerca del tipo de sociedad que los produjo. En la sociedad moderna, muchos productos se desechan cuando están descompuestos o desgastados, y otros tienen sólo un uso temporal. Aquéllos de uso temporal se utilizan para aumentar la mayoría de los residuos sólidos. Estados Unidos produce, cada año, alrededor de 210 millones de toneladas métricas de residuos sólidos municipales. Esto es igual a cerca de 2 kg (4.4 libras) de basura por persona al día, o 0.73 toneladas métricas por persona al año. La cantidad de residuos sólidos municipales se ha duplicado desde 1960, y la tasa per cápita se incrementó aproximadamente 70% en ese mismo lapso, a pesar de que las tasas per cápita se comenzaban a estabilizar por 1990. Apartir de que se introdujo el reciclado, el desperdicio neto producido ha descendido de manera efectiva desde 1990. (Ver figura 18.1.) Las naciones con altos estándares de vida y productividad tienden a generar más residuos sólidos municipales por persona que las naciones menos desarrolladas. (Ver figura 18.2.) Por lo tanto, Estados Unidos y Canadá son los líderes mundiales en la producción de residuos sólidos (basura). Las grandes áreas metropolitanas tienen muchas dificultades para manejar sus residuos sólidos, debido al gran volumen y al desafío de encontrar sitios adecuados para rellenos sanitarios cerca de la ciudad. Por ejemplo, Toronto, Canadá, no cuenta con rellenos sanitarios locales para depositar su basura. Por

ello, en esta ciudad se desarrolló un ambicioso plan a fin de desviar 100% de los residuos sólidos de los rellenos sanitarios para 2010. En 2004 se alcanzó el objetivo intermedio y se logró desviar cerca de 40% de los residuos. Además, Toronto tiene un contrato de largo plazo con un sitio de rellenos sanitarios en Michigan para deshacerse de su basura restante (cerca de 4 000 toneladas métricas diarias) a un costo de alrededor de 40 dólares estadounidenses por tonelada métrica. Sin embargo, como respuesta a la consternación pública, la legislatura de Michigan promulgó varias leyes que restringen la naturaleza del desperdicio que se puede importar al estado. En marzo de 2001, la ciudad de Nueva York cerró su relleno sanitario Fresh Kills en Staten Island (fue reabierto durante un tiempo después del ataque del 11 de septiembre de 2001, para recibir los restos del World Trade Center que serían procesados). Antes de su clausura, fue el re-

Tabla 18.1 Categoría de residuo

Cálculo de los residuos sólidos producidos al año en Estados Unidos Cantidad del residuo (millones de toneladas métricas)

Residuos por explotación minera Residuos agrícolas Residuos industriales Residuos sólidos municipales

1000-2000 1500 200-600 210

Fuente: Estimaciones de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Encuesta geológica estadounidense, Departamento estadounidense de agricultura.

Generación de residuos sólidos municipales per cápita

Generación total y neta de residuos sólidos municipales -1960 a 2001 250

2.0 2.0

210.4 200

186.2 137.6

150

156.1 109.8

100

208

79.9

102.5

74.9 50

149.1 146.5

124.4 Generación total Generación neta (después del reciclaje)

Kg por persona al día

Millones de toneladas métricas al año

lleno sanitario más grande del mundo y recibía casi 12 600 toneladas métricas de basura cada día. En la actualidad, la ciudad de Nueva York está exportando toda su basura a los rellenos sanitarios de otras partes del estado de Nueva York, Pennsylvania, Virginia y otros estados. En contraste con Toronto, que exporta alrededor de 40% de sus residuos sólidos, la ciudad de Nueva York desvía menos de 20%. Los arqueólogos dependen de los residuos de las civilizaciones antiguas para obtener información acerca de la naturaleza de su cultura y estilo de vida. De la misma forma, en la actualidad, nuestro desperdicio sólido municipal es un reflejo de la sociedad. La figura 18.3 muestra cómo ha cambiado la composición de nuestra basura desde 1960. Observe en especial el incremento en la cantidad de papel y de plástico, así como el impacto que el reciclado ha tenido en la cantidad de vidrio que hay en la basura. En Estados Unidos, los dos

2.0 2.0

1.7 1.5

1.5

1.2 1.0

0

0 1960

1970

1980

1990

1960

2000 2001

Año

1970

1980

1990

2000 2001

Año b)

a)

Figura 18.1 Tasas de generación de residuos sólidos municipales.

El incremento en la generación de residuos sólidos municipales en Estados Unidos ha sido continuo. Sin embargo, debido a las tasas de reciclaje cada vez más altas, las tasas netas de producción (después de que los reciclables han sido eliminados) han descendido desde 1990 a), y la tasa per cápita se ha estabilizado b).

Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Washington, D.C.

CAPÍTULO 18

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Administración y disposición final de residuos sólidos

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1/24/06 3:46:13 PM

Remoción de la parte superior de las montañas La mayor parte de las vetas carboníferas se encuentran en las capas horizontales que están debajo de rocas y suelo subyacentes denominados cubierta o sobrecarga. Para obtener el carbón se utilizan diferentes métodos. En las regiones montañosas, este carbón puede estar expuesto en los valles, pero durante muchas generaciones los mineros han penetrado al interior de la montaña, para extraer el carbón de estas vetas. La invención de maquinaria pesada hizo posible remover grandes cantidades de cubierta para llegar a las vetas carboníferas. Para ello se utiliza un método denominado explotación en franjas o explotación superficial, en el cual la cubierta de la montaña es desprendida en franjas, se hace la extracción del carbón, y por último se deposita la capa de una nueva franja en el hueco de donde procedía el carbón. Cerca de 60% del carbón extraído en Estados Unidos proviene de minas superficiales. La remoción de la parte superior de la montaña es una variante relativamente nueva de la extracción superficial que se utiliza en los Apalaches y que ha generado gran controversia. El método requiere el empleo de explosivos y de maquinaria pesada para desprender una gran cantidad de cubierta y acceder al carbón. No obstante, el desecho de la gran cantidad de cubierta es un problema que implica el depósito del material de desperdicio en valles contiguos a la montaña. Además de cambiar la topografía de montañosa a plana, el método entierra la vegetación y las corrientes de los valles.

Esta nueva variante de explotación de la superficie ha generado un cabildeo intenso en el Congreso, tanto de los detractores como de los defensores. Las compañías carboníferas argumentan que la remoción de la parte superior de la montaña es la única forma efectiva en relación con el costo de explotar el carbón y que además están proporcionando energía barata a un costo ambiental mínimo. En cuanto al hecho de que están obligados a restaurar el terreno, aseguran que el área plana que dejan es adecuada para el desarrollo industrial, que traería grandes cantidades de empleos a las áreas que los necesitan. Otros aseguran que la destrucción del paisaje va en detrimento de muchos trabajos relacionados con el turismo debido a que el escenario se degrada. Además, las superficies montañosas expuestas y las pilas de roca de desperdicio en los valles están sujetas a una severa erosión durante los periodos de lluvias intensas. Las corrientes se degradan debido a los escurrimientos de los residuos que son arrastrados a los valles, mientras que las inundaciones ocasionan que el material inestable se deslave hacia la parte inferior del valle, lo cual destruye las casas y el paisaje. También se argumenta que estos daños ambientales son demasiados a cambio de carbón barato. Ambas partes continuarán cabildeando en el Congreso para introducir legislaciones. Mientras tanto, la remoción de la parte superior de las montañas continúa en varios lugares de los Apalaches.

Generación per cápita de residuos 1400

Kg por persona al año

1200 1000

artículos más comunes en el flujo de basura son los productos de papel y de jardinería, y otros segmentos importantes son la madera, el metal, el vidrio, los plásticos y los desperdicios de comida. (Ver figura 18.4.) Un análisis de la composición de nuestros desperdicios nos aportará posibles métodos para reducir la cantidad de basura que generamos.

800 600

Métodos para disposición final de residuos

400 200

Ec Q ua uito do , r

B Ta ang ila ko nd k, ia Sã o Pa Br ulo W as , as il hi ng to n, D. C. Es P r ta om do e s di U o ni d do e s de Pro C me an d ad io á

C

ôt Ab e id d’ ja Iv n oi , re

0

Figura 18.2 Generación de residuos y estilo de vida. La tasa de generación de desperdicios de la gente está directamente relacionada con su condición económica. La población de los países más ricos produce más basura que la de los países más pobres. Fuente: Datos de World Resources 1996-1997, y de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

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Desde la prehistoria hasta la actualidad, los medios más fáciles de disposición final, consisten simplemente en tirar los residuos sólidos fuera de la ciudad o de los límites de los pueblos. Con frecuencia, estos tiraderos están en humedales adyacentes a un río o un lago. Para minimizar el volumen de los residuos, el vertedero muchas veces es incinerado. Por desgracia, este método sigue siendo utilizado en áreas escasamente pobladas y remotas del mundo. (Ver figura 18.5.) Se ha puesto mayor énfasis en el ambiente y en la calidad de vida al mejorar las tecnolo-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:46:15 PM

Cambios en la composición de los desperdicios sólidos municipales

Millones de toneladas en Estados Unidos

90

90

80

80

70 70 60 60 50 50 40

gías de disposición de desperdicios y al cambiar los valores. Verter e incinerar los desperdicios ya no es una práctica aceptable desde una perspectiva ambiental o de salud. Es cierto que la tecnología de la disposición final de basura ha evolucionado desde hace muchas décadas, sin embargo, nuestras opciones siguen siendo limitadas. En realidad, desde hace miles de años no existen nuevas formas de manejar los residuos. Básicamente se utilizan cinco tecnologías: 1) rellenos sanitarios, 2) incineración, 3) producción de mantillo y composta, 4) reducción en la fuente y 5) reciclado.

40 30 30 20 20 10 10 0 2000 1990 1980 1970 1960

0

n

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Figura 18.3 La naturaleza cambiante de la basura. Los productos de papel son el componente más cuantioso del flujo de desperdicios. Los cambios en el estilo de vida y en los empaques han provocado una transformación de la naturaleza de la basura. Observe el incremento de la cantidad de plásticos en el flujo de desperdicios. En la actualidad, la mayoría de los residuos se pueden reciclar. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

Porcentaje del flujo de desperdicios

40 35 30 25 20 15 10 5

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Pa pe Ad l or ja n rd os i D ne de de esp ría al er im di en cio to s s Pl ás tic os M H et ul al e, es pi el ,t ex til es

0

Figura 18.4 Composición de la basura en Estados Unidos (2001). Los desperdicios de jardinería y papel son los materiales más comunes que se desechan, y representan cerca de 50% del flujo de desperdicios. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

CAPÍTULO 18

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Administración y disposición final de residuos sólidos

Rellenos sanitarios Históricamente, los rellenos sanitarios han sido el principal método para la disposición de residuos debido a que es el más barato y el más conveniente y porque en sus orígenes no se conocía la contaminación de los mantos freáticos. A partir de la comprensión de los problemas asociados con los rellenos sanitarios mal diseñados, se han realizado esfuerzos sustanciales para reducir la cantidad de material colocado en ellos. A pesar de que la cantidad de desperdicios se ha incrementado, el reciclado y la composta han eliminado cantidades importantes de materiales del flujo de basura, y el volumen de material que ingresa a los rellenos sanitarios ha descendido. (Ver figura 18.6.) Sin embargo, el relleno sanitario actual es muy diferente de aquel simple agujero en la tierra en el cual se depositaba la basura. Por lo general, un moderno relleno sanitario de residuos sólidos municipales se construye por encima de una capa de arcilla, que está recubierta con una membrana impermeable y que cuenta con mecanismos para soportar líquidos y materiales gaseosos generados por los contenidos del relleno sanitario. Cada depósito diario de basura fresca se cubre con una capa de tierra para impedir que sea arrastrado por el aire y que los animales escarben en busca de comida. La elección de la ubicación del relleno sanitario está basada en el análisis de las condiciones geológicas, la presencia de una base adecuada de arcilla, la geología de los mantos freáticos y el tipo de suelo. Además, es importante tomar en cuenta las consideraciones de los ciudadanos locales. Una vez que se ha elegido el sitio, es preciso llevar a cabo actividades de construcción a fin de preparar su nuevo uso. Los nuevos rellenos sanitarios cuentan con complejas capas inferiores para atrapar el agua contaminada con plomo, denominada lixiviado, que escurre a través de la basura enterrada. El agua que escurre a través del lugar se debe recoger y tratar. Además,

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1/24/06 3:46:25 PM

Figura 18.5 Incineración de rellenos sanitarios.

En el pasado, una práctica común era incinerar los desperdicios de los rellenos sanitarios para reducir el volumen. Los residuos siguen siendo incinerados en áreas poco pobladas de Norteamérica y otras partes del mundo.

Cambios en los métodos de disposición final de residuos 240

Millones de toneladas

Generación total 200

Reciclado

160

Composta

120

Combustión

80

Terreno para desecho

40 0 1960

1970

1980

1990

2000

Año

Figura 18.6 Cambios en los métodos de disposición final de residuos. El relleno sanitario sigue siendo el principal método de disposición de residuos. Históricamente, los rellenos sanitarios habían sido los medios más baratos de desecho, pero en el futuro, quizá éste no sea el caso. Observe que el reciclado y la composta aumentaron en la década pasada, en tanto que la cantidad de residuos que va a los rellenos sanitarios decayó un poco. Fuente: Datos de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.

son necesarios sistemas de monitoreo para detectar la producción de gas metano y la contaminación del agua subterránea. En algunos casos, el metano producido por los desperdicios descompuestos se recoge y utiliza para producir calor y generar electricidad. Como

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resultado de esta tecnología, los nuevos rellenos sanitarios se están volviendo cada vez más complejos y costosos. Por lo general, su preparación cuesta más de 1 millón de dólares por hectárea (400 000 dólares por acre). (Ver figura 18.7.)

Hoy en día, cerca de 55% de los residuos sólidos municipales que provienen de Estados Unidos y casi 80% de los desperdicios sólidos municipales canadienses se envían a los rellenos sanitarios. No obstante, el número de rellenos sanitarios está descendiendo. En 1988 había cerca de 8 000 y en 2001 casi 1 800 rellenos sanitarios activos. (Ver figura 18.8.) La cantidad ha disminuido por dos razones: muchos rellenos sanitarios, que son pequeños y mal administrados, fueron cerrados porque no cumplían con las regulaciones; en cambio, otros fueron cerrados debido a que llegaron al tope de su capacidad. Sin embargo, la capacidad general ha permanecido relativamente constante debido a que los nuevos rellenos sanitarios son mucho más grandes que los antiguos. Se ha desarrollado un prolongado debate público sobre la forma de reemplazar la capacidad perdida de los rellenos sanitarios donde la densidad de población es alta y la tierra disponible es escasa. La elección de sitios para nuevos rellenos sanitarios en lugares como Toronto, Nueva York y Los Ángeles es extremadamente difícil debido a: 1) la dificultad de encontrar un sitio geológicamente adecuado y 2) la oposición local, que comúnmente se denomina síndrome NIMBY o “not in my backyard” (no en mi traspatio). La resistencia del público es consecuencia de problemas como la contaminación del agua, la proliferación de roedores y otras causas de enfermedades, olores y tráfico de camiones. Por ello, los servidores públicos buscan alternativas para evitar la controversia sobre la elección del sitio para el relleno sanitario. A pesar de que deben asignarse lugares específicos para los rellenos sanitarios, los políticos muchas veces no están dispuestos a tomar una posición clara que les haga perder votantes. Japón y muchos países de Europa occidental han renunciado al uso de los rellenos sanitarios como método principal de desecho de desperdicios, debido a la escasez de terrenos y a las consecuencias ambientales relacionadas. Suiza y Japón desechan menos de 15% de sus desperdicios en rellenos sanitarios, en comparación con 55% de Estados Unidos. En lugar de ello, el reciclado y la incineración son los métodos principales. (Ver figura 18.9.) Además, la energía producida por la incineración se puede utilizar para la generación de electricidad o calefacción.

Incineración La incineración es el proceso de quemar desperdicios de forma controlada. En la actualidad, casi 15% de los residuos sólidos municipales en

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:46:27 PM

Funcionamiento de un relleno sanitario moderno Sistema de recuperación de gases

Monitoreo de metano

Recubrimiento

Sistema de tratamiento del lixiviado

Basura

Figura 18.7 Un relleno sanitario moPozo de monitoreo del agua subterránea Revestimiento

Sistema de recolección del lixiviado Nivel freático

Fuente: Asociación nacional de administración de desperdicios sólidos.

Cantidad de rellenos sanitarios en Estados Unidos 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

Año

Figura 18.8 Reducción del número de rellenos sanitarios. La cantidad de rellenos sanitarios en Estados Unidos ha disminuido debido a que su capacidad llegó al límite o a que su diseño y operación no cumplen con los estándares ambientales. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

CAPÍTULO 18

cap enger 18.indd 425

derno y bien diseñado. Un relleno sanitario moderno es muy diferente de un simple agujero en la tierra que se llena de basura. El relleno sanitario moderno es una unidad autocontenida que está separada del suelo mediante membranas impermeables, y que es sellada cuando se llena. El gas metano y los mantos freáticos continuamente se están monitoreando para asegurar que los desperdicios no escapen al aire o al agua subterránea.

Administración y disposición final de residuos sólidos

Estados Unidos se incinera; en tanto, Canadá incinera alrededor de 8%. Algunos aparatos incineradores sólo queman basura, sin embargo, la mayoría tiene un diseño especial para capturar el calor que se utiliza y crear vapor que a su vez produce electricidad. (Ver figura 18.10.) La producción de electricidad compensa parcialmente el costo de la incineración. En 2001, existían en Estados Unidos cerca de 100 cámaras de combustión con recuperación de energía, con capacidad de quemar hasta 86 000 toneladas métricas de RSM al día. La mayor parte de las instalaciones de incinerado queman residuos sólidos municipales sin procesar. Esta muchas veces se denomina tecnología de incineración de masa. Cerca de una cuarta parte de los incineradores utilizan combustible derivado de la basura, es decir, desechos que son recolectados y procesados en forma de comprimidos antes de la combustión. Esto es especialmente útil con ciertas clases de materiales como las llantas. Los incineradores reducen drásticamente la cantidad de residuos sólidos municipales, más de 90% en volumen y 75% en peso. Sin embargo, los principales riesgos de la incineración implican problemas con la calidad del aire, la toxicidad y el desecho de las cenizas. Los incineradores modernos cuentan con muchos dispositivos de control de la contami-

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1/24/06 3:46:29 PM

Métodos de disposición final de residuos sólidos municipales (diferentes países) 100 Relleno sanitario Incineración Reciclado

Porcentaje de residuos

80

60

40

20

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Figura 18.9 Métodos de desecho utilizados en varios países. Muchos países tienen dificultades para encontrar un espacio adecuado para los rellenos sanitarios. Por lo tanto, dependen de otras tecnologías, como la incineración y el reciclado para reducir la cantidad de desperdicios que se deben colocar en un relleno sanitario. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

Figura 18.10 Conversión de residuos en energía.

La incineración de residuos sólidos municipales reduce de manera significativa su peso y su volumen. En muchos casos, el calor producido es utilizado para generar energía. Sin embargo, existen consecuencias relacionadas con la calidad del aire, la toxicidad y la eliminación de cenizas.

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nación que atrapan casi todos los contaminantes producidos. No obstante, se liberan en la atmósfera cantidades pequeñas de contaminantes, como ciertos metales, gases ácidos y algunos tipos de compuestos químicos conocidos como dioxinas y furanos, los cuales están relacionados con algunos defectos de nacimiento y muchas clases de cáncer. Por ello, los riesgos de largo plazo de las emisiones siguen siendo objeto de debate. Las cenizas de la incineración también representan una cuestión importante, debido a que pequeñas concentraciones de metales pesados están presentes tanto en las cenizas volátiles capturadas de las chimeneas vacías como en las cenizas recogidas del fondo de estas instalaciones. Debido a que las cenizas de artículos como baterías, aditamentos luminosos y pigmentos contienen plomo, cadmio, mercurio y arsénico en diferentes concentraciones, es preciso examinarlas para determinar si se deben clasificar como residuos peligrosos. Esto es muy relevante debido a que las sustancias tóxicas se encuentran más concentradas en las cenizas que en la basura original, y pueden colarse en los mantos freáticos cercanos a los rellenos sanitarios que son sellados de manera defectuosa. En casi todos los casos, la ceniza no se clasifica como peligrosa, por lo que es posible colocarla en un relleno sanitario o usarla como agregado para caminos u otros propósitos. El costo del terreno y la construcción de nuevos incineradores son algunos de los problemas que enfrentan muchas comunidades. La construcción de un incinerador muchas veces es la emisión de bonos más grande de los municipios. El costo de incineración en Norteamérica en 2002 variaba entre 45 y 350 millones de dólares, y no es probable que descienda. En la mayoría de los casos, la incineración es más costosa que los rellenos sanitarios. Los costos de los rellenos sanitarios fueron convenientes mientras estuvieron disponibles. Pero, cuando las ciudades no pudieron eliminar su basura en un relleno sanitario local y fue necesario transportarla a sitios distantes, los incineradores se volvieron más efectivos en relación con el costo. La Agencia estadounidense de protección ambiental no considera benéfica la construcción de nuevas instalaciones que conviertan la basura en energía; por ello, ha fomentado el reciclado y la reducción en la fuente como las formas más efectivas de mitigar el problema de los residuos sólidos. Los críticos aseguran que debido a que las ciudades y los pueblos le han dado prioridad al uso de incineradores y les han asignado recursos, con ello han obstaculizado la reducción de residuos y la promoción del reciclado. En tanto,

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Empleo de resinas en el embalaje de consumo Los termoplásticos son un tipo de plásticos que pueden fundirse y procesarse de nuevo, generalmente con cambios menores en sus propiedades. En las aplicaciones del embalaje de consumo se utiliza cerca de 30% de las resinas termoplásticas producidas. Las resinas más comunes que son utilizadas en este proceso son las siguientes: 1. El tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés) se usa en gran medida en la elaboración de contenedores rígidos, en particular para envases de bebidas carbonatadas y medicinas. 2. El polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) se utiliza para producir contenedores rígidos, como botellas de leche y agua, contenedores de productos domésticos y botellas de aceite para motor. 3. El cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés) es un plástico duro que muchas veces es utilizado en la construcción y la plomería. También se emplea en la fabricación de algunos envases de alimentos, champú, aceite y productos domésticos. 4. El polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) a menudo se utiliza para fabricar películas y bolsas. 5. El polipropileno (PS, por sus siglas en inglés) se utiliza en diferentes áreas, desde envases de yogur y cajas de baterías hasta revestimientos de pañales desechables. Muchas veces es sustituido por el polietileno o poliestireno. 6. El poliestireno (PE) se utiliza en forma de tazas, charolas, y contenedores de alimentos. Su forma es rígida y se usa para cubiertos de plástico. 7. Otros materiales. Éstos a menudo contienen capas de diferentes clases de resinas y por lo general se utilizan para botellas flexibles (por ejemplo, las de la salsa catsup).

PET

HDPE

CAPÍTULO 18

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PVC

En la actualidad, HDPE y PET son las dos resinas que se reciclan con más frecuencia debido a que los contenedores hechos con éstas, por lo general, se recuperan mediante los programas de reciclaje municipal. Otros plásticos son aceptados con menos frecuencia. La mayoría de los LDPE provienen de los establecimientos comerciales que reciben grandes cantidades de cargamentos empacados con estas resinas.

Tasas de reciclaje de la resinas plásticas utilizadas en el embalaje Tipo de resinas plásticas

Porcentaje reciclado (2002)

Polietileno de alta densidad (HDPE)

24.2%

Tereftalato de polietileno (PET)

19.8%

Polipropileno (PP)

3.9%

Películas de polietileno de baja densidad (LDPE)

3-4%

Cloruro de polivinilo (PVC)

Menos de 1%

Poliestireno (PS)

Menos de 1%

Fuente: Datos del Consejo de plásticos americanos.

Otros

PP

LDPE

Administración y disposición final de residuos sólidos

PS

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los defensores de la incineración son conocidos por oponerse a la reducción en la fuente. Argumentan que los incineradores necesitan grandes cantidades de residuos municipales sólidos para operar y la reducción de la cantidad de basura generada vuelve impráctica a la incineración. Muchas comunidades que se han opuesto a la incineración afirman que apoyan los esfuerzos vigorosos de reducción de basura y reciclado.

Estados con prohibiciones de residuos de jardinería (1999)

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Producción de mantillo y composta

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El mantillo es un material orgánico que se utiliza para cubrir el suelo. Muchas veces se emplea para proteger áreas donde el suelo está perturbado o para controlar el crecimiento de vegetación indeseada en ciertas clases de plantíos. Por regla general, las grandes ramas, cortezas y otros materiales orgánicos se cortan en pequeños trozos o se desmenuzan. El mantillo se clasifica según el tamaño de las piezas y se puede teñir con propósitos decorativos. Dado que el mantillo es materia orgánica, eventualmente se descompone y se vuelve parte del suelo. El composteo es el proceso en el cual se permite que el proceso natural de descomposición transforme la materia orgánica, un poco de estiércol, olotes y papel periódico, en la composta, un material parecido al humus con muchos beneficios ambientales. En la naturaleza, las hojas y las ramas que caen en el piso del bosque forman una capa rica y húmeda que protege las raíces de las plantas y proporciona un hábitat para gusanos, insectos y una multitud de bacterias, hongos y otros microorganismos. En las operaciones de composteo, el suministro apropiado de aire y humedad provee las condiciones ideales para que estos organismos transformen grandes cantidades de materia orgánica en composta en unas cuantas semanas. Un buen ejemplo a pequeña escala es el cúmulo de composta en el jardín trasero. Los materiales verdes (pasto, restos vegetales de la cocina y recortes de flores) se mezclan con materiales cafés (ramitas, hojas secas y toallas usadas de papel) en una relación de 1:3 proporcionan un balance para el nitrógeno y el carbono, que ayudan a los microbios a descomponer de manera eficiente estos materiales. La composta municipal de gran escala utiliza los mismos principios de descomposición orgánica para procesar enormes volúmenes de materiales orgánicos. Las instalaciones de composteo de diferentes tamaños y sofis-

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Figura 18.11 Desviaciones de los residuos de jardinería a través de la composta. Dado que los desperdicios de jardín son un segmento importante del flujo de desperdicios sólidos, muchos estados han promulgado leyes que impiden la disposición de desperdicios de jardinería en rellenos sanitarios. Los estados mostrados en verde tienen leyes que prohíben la entrada de desperdicios de jardinería en rellenos sanitarios, ya que esto amplía su vida útil. Para comodidad de sus habitantes, muchas comunidades siguen recolectando los residuos de jardines pero han instituido programas de composta para manejar ese desperdicio. Aun estados que no han prohibido los residuos de jardinería en los rellenos sanitarios pueden extender la vida de sus rellenos sanitarios al desviar estos desperdicios hacia los programas de composta. Los números en el mapa indican la cantidad de programas de composta en cada estado. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

ticación tecnológica aceptan materiales como restos de podaduras de jardines, residuos de comida, biosólidos de las plantas de tratamiento de agua residual, restos de madera, papel sin reciclar y otros materiales orgánicos. Estos materiales se sujetan al procesamiento, desfibrado, revolvimiento y mezcla y, según el tipo de materiales, se pueden convertir en composta en un periodo de entre 8 a 24 semanas. En Estados Unidos se utilizan cerca de 3 800 instalaciones de composta. En 2001, 57% de los restos de las podaduras de jardines estadounidenses se convirtieron en mantillo o en composta mediante programas municipales. (Ver figura 18.11.) La mayoría de estos programas implican uno de estos tres métodos de composteo: filas, pila aireada o contenedores cerrados. • Los sistemas de filas consisten en colocar los materiales composteables en largas pilas o hileras denominadas filas. Se utilizan tractores con cargadores al frente y al final, u otro tipo de maquinaria especializada para revolver las pilas periódicamente. Esta agitación mezcla las diferentes clases de materiales y airea la mezcla.

• Las pilas aireadas son grandes montones de materiales a las que se les bombea aire (aireación) de manera que no es necesaria la agitación mecánica. Por lo general, las pilas también están cubiertas con una capa de composta u otro tipo de materia que las aísla para mantenerlas a temperatura óptima. • Los contenedores cerrados también se utilizan para compostear materiales muy rápidamente (en días). Sin embargo, estos sistemas son mucho más complejos en términos tecnológicos, ya que el material composteable se coloca en el interior de un tambor, silo u otra estructura donde las condiciones ambientales estén muy controladas, después se airea y mezcla mecánicamente. Además de evitar que los desperdicios ingresen a un relleno sanitario, el composteo tiene otros beneficios importantes. La aplicación de composta mejora de forma importante el suelo. Por ejemplo, hace los suelos de arcilla más porosos e incrementa la capacidad de almacenamiento de agua de los suelos arenosos. En la composta son comu-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:46:44 PM

¿Qué hacer para reducir los residuos y ahorrar dinero?

• Utilice baterías recargables.

En este tema, usted puede hacer la diferencia. Muchas veces esta expresión es sobreutilizada, pero es muy cierta cuando tiene que ver con nuestra capacidad para disminuir el flujo de residuos sólidos que se genera cada día. A continuación algunas ideas fáciles de realizar, usted ahorrará su dinero y ayudará reducir los desperdicios.

• No utilice bolsas cuando sólo compre un cuarto de leche, una hogaza de pan o cualquier cosa que pueda transportar en sus manos.

• Compre cosas que perduren, manténgalas por tanto tiempo como sea posible, y si fuera posible repárelas.

• Reduzca la cantidad de correo basura que le llega. Del correo basura que recibe, recicle tanto papel como sea posible.

• Compre cosas que sean reutilizables o reciclables, y asegúrese de reusarlas y reciclarlas.

• Promueva la separación obligatoria de basura y los programas de reciclaje en su comunidad y escuelas.

• Compre bebidas en envases de vidrio rellenables, en lugar de latas o botellas desechables.

• Elija artículos que tengan menos empaques o, mejor aún, sin empaque (productos desnudos).

• Utilice cajas de metal o plástico para guardar el almuerzo, así como contenedores de basura de metal o plástico sin recubrimientos plásticos desechables.

• Haga una composta de los desperdicios de su jardín y comida, y presione a los servidores públicos de su localidad a establecer un programa de composteo de la comunidad.

nes los siguientes elementos: nitrógeno, potasio, hierro, fósforo, azufre y calcio, los cuales son muy benéficos para el crecimiento de las plantas.

Reducción en la fuente En todo el ciclo de vida de un producto, desde la extracción de materias primas, al transporte hacia las instalaciones de procesamiento, la fabricación y uso, se generan desperdicios. La manera más simple de reducirlos es impedir, en primera instancia, que se conviertan en basura. La reducción en la fuente es la práctica de diseñar, fabricar, adquirir, usar y reutilizar materiales de manera que la cantidad de desperdicios o su toxicidad se reduzca. Los cambios en el diseño de los envases de bebidas gaseosas y de leche son buenos ejemplos de reducción en la fuente. Desde 1977, el peso de una botella plástica de refresco de dos litros se ha reducido de 68 g (2.4 onzas) a 51 g (1.8 onzas). Esto se traduce a 114 millones de kg (250 millones de libras) de plástico al año, cuyo ingreso al flujo de desperdicios se ha evitado. El peso de una botella plástica de leche se ha reducido 30%.

CAPÍTULO 18

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• Compre bienes reciclados y después recíclelos de nuevo. • Recicle todo el papel periódico, el vidrio y el aluminio, así como muchos otros artículos disponibles en su comunidad.

El proceso de fabricación ha sido transformado en muchas industrias a fin de disminuir la cantidad de desperdicios producidos. Una de las formas más simples de reducir el desperdicio es poner mucha atención a las fugas, derrames y accidentes durante el proceso de fabricación. Todos estos incidentes generan desperdicios y su prevención reduce tanto la cantidad de materias primas necesarias como la cantidad de desperdicios generados. Las decisiones de compra pueden reducir de manera sustancial la cantidad producida de desperdicios. En muchos casos, los consumidores y negocios eligen comprar artículos que hayan reducido el desperdicio de embalaje. Usted puede elegir comprar productos en tamaños grandes de manera que se reduzca la cantidad de desperdicios producidos. Además, la planeación cuidadosa de las cantidades compradas impide que el excedente de los materiales sin usar se vuelva parte del flujo de desperdicios. El uso de materiales de tal forma que el desperdicio no se genere, es una manera importante de frenarlo. Usar alter-

Administración y disposición final de residuos sólidos

nativas menos peligrosas para ciertos artículos (por ejemplo, productos de limpieza y pesticidas), compartir productos que contengan químicos peligrosos, en lugar de tirar los sobrantes, seguir cuidadosamente las instrucciones de la etiqueta y usar la mínima cantidad necesaria, son modos de reducir los desperdicios o su toxicidad. La reutilización de artículos es un medio de reducir el desperdicio en la fuente debido a que retarda o evita la entrada de artículos reutilizados en el sistema de desecho. Por ejemplo, muchas industrias participan en intercambios de desperdicios que permiten que un producto que ha sido desechado por una industria sea usado como materia prima en otra. En tales casos, ambas compañías se benefician debido a que el productor del desperdicio no necesita pagar por la eliminación y la industria que usa el desperdicio tiene una fuente económica de materia prima. La mayoría de los negocios y fábricas tienen un fuerte incentivo económico para asegurarse de que obtienen la mayor parte de todos los materiales usados en sus operaciones. A medida que las regulaciones sobre los

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El reciclado representa una de las mejores historias de éxito ambiental del siglo XX. (Ver figura 18.12.) En Estados Unidos, el reciclado y la composta desviaron 30% del flujo de desperdicios sólidos de los rellenos sanitarios y de los incineradores en 2001, por encima de casi 16% en 1990. Diferentes tipos de programas han contribuido al incremento en la tasa del reciclado. Algunos beneficios del reciclado son la conservación de recursos, la reducción de contaminantes, ahorros de energía, creación de trabajos y menor necesidad de rellenos sanitarios e incineradores. Aunque muchos programas de reciclaje han sido exitosos, se necesitan más incentivos para hacer que la gente participe en ellos. Las leyes de envases proporcionan un incentivo para reciclar. En octubre de 1972, Oregon se volvió el primer estado en promulgar la “Ley del envase”, la cual requería un depósito de dos a cinco centavos de dólar en todos los envases de bebidas que podrían ser reutilizados. También se prohibió la venta de botellas y latas de refrescos que se utilizaban una sola vez. Una de las principales metas de la ley fue reducir la cantidad de basura, y funcionó. En los dos años a partir de su vigencia, la basura proveniente de envases de refrescos disminuyó alrededor de 49%. En la actualidad, un total de 11 estados: Oregon, Vermont, Maine, Connecticut,

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0 au B t C om ater aj óv ía as il s e co de s c rru a ga rtón Pe do rió di La co ta s s de ac er D o es La de per ta jar dic s di io d n s de e a es be lum bi ini da o Bo s te Ll lla an s ta d s de e p l re ás fre tic sc os os Bo de te R ag llas evis ua d ta s y ep de lá s le tic ch o e E de nva vi se dr s io

Reciclado

Tasas del reciclaje para diferentes materiales

Porcentaje de reciclado

residuos de producción se vuelven más exigentes, las industrias necesitarán tornarse aún más eficientes. La mayoría de los negocios también reconocen las ventajas de reducir los costos de la disposición de desperdicios. Cualquier actividad que disminuya la cantidad de residuos producidos hace que también baje el costo de su disposición, la cantidad de materias primas necesarias y el total de contaminación generada. Este incentivo económico también aplica a nivel del consumidor. En Estados Unidos, más de 4 000 comunidades han instituido los programas “Pague lo que tire”, en los cuales los ciudadanos pagan por cada bote o bolsa de basura que desechan, a partir de un impuesto o tarifa base. Cuando estos hogares reduzcan el desperdicio en su fuente, generarán menos basura y pagarán menores tarifas por ella.

Figura 18.12 Porcentajes de reciclaje para materiales selectos (2001).

La tasa de reciclaje para materiales de alto valor, como las baterías de automóviles, es muy alta. Otros materiales son más difíciles de comercializar. Sin embargo, las tasas de reciclaje en la actualidad son mucho más altas que en el pasado, ya que la tecnología y los mercados han encontrado usos para esos materiales que una vez se consideraron sin valor.

Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Caracterización del desperdicio sólido municipal en Estados Unidos, 2001.

Nueva York, Iowa, Rhode Island, Michigan, Delaware, California y Hawai, han promulgado legislaciones que requieren depósitos por las botellas, en especial de los envases de refrescos. En 2002, Hawai se convirtió en el estado que más recientemente promulgó una ley de depósitos de envases. Entró en vigor en enero de 2005 y requiere de cinco centavos por depósitos en envases de cervezas y refrescos. Muchos argumentan que se ha demorado mucho la promulgación de una Ley nacional de envases, la cual reduciría la basura, ahorraría energía y dinero y crearía trabajos. También ayudaría a conservar los recursos naturales. Pero los esfuerzos de cabildeo de las industrias refresqueras y cerveceras son muy fuertes, por lo que el Congreso aún no ha promulgado una ley de ese tipo. Por otro lado, las leyes de reciclado proporcionan un incentivo reglamentario para reciclar. Muchos estados y ciudades han promulgado leyes para el reciclado. Algunas de éstas simplemente

requieren que los residentes separen la basura reciclable de la que no lo es. Otras leyes están dirigidas a productos particulares como los envases de refrescos y requieren que éstos sean reciclados. También están las dirigidas a negocios, la cuales solicitan reciclar ciertas clases de materiales como baterías o cartones. Por último, algunas leyes prohíben el desecho de ciertas clases de materiales en los rellenos sanitarios. Por lo tanto, los materiales se deben reciclar o manejar de alguna otra forma. Por ejemplo, la prohibición de desechos de jardines en los rellenos sanitarios ha generado grandes programas de composteo. Es evidente que aquellos estados y ciudades con leyes de reciclaje tienen altas tasas de reciclado. Por ejemplo, California, en 2001, exigió que se desviara 50% de los desperdicios a través del reciclado y otros medios. A pesar de que muchas ciudades no cumplieron con la meta fijada para 2002, la tasa a nivel estatal de reciclado fue de 48%.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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El reciclaje es un gran negocio En 1994, la compañía Weyerhaeuser, uno de los fabricantes de productos forestales más grandes del mundo, comenzó a construir un nuevo molino de papel en Cedar Rapids, Iowa, un área de Norteamérica conocida por sus abundantes bosques. La compañía Cedar River Paper es una empresa conjunta entre Weyerhaeuser y Midwest Recycling Company, y es la planta de reciclado de papel más grande en Estados Unidos. A pesar de la escasez de árboles locales, el molino no precisa de materia prima para elaborar papel y cartón corrugado. El molino se abastece con papel viejo, como las cajas de basura de KMart. Esta cadena de supermercados firmó un acuerdo con Weyerhaeuser en 1992 para que este último comprara su cartón. El acuerdo le proporciona a Weyerhaeuser un suministro de papel para sus plantas de reciclaje de papel y resuelve el problema del desecho de desperdicios de K-Mart. El hecho de que un suministro de papel reciclado pueda determinar dónde se construirán las nuevas fábricas de papel es sólo un indicador de lo importante que se está volviendo el negocio de reciclaje. Además, Weyerhaeuser es una de las compañías más grandes involucradas en el reciclado de papel en Estados Unidos. Recicla casi 6 millones de toneladas métricas de desperdicio de papel cada año por medio de 20 plantas de reprocesamiento. En la actualidad, el promedio de productos de papel reciclado de Weyerhaeuser es de 38%. Sin lugar a dudas, ¡el reciclaje de papel es un gran negocio!

La operación de reciclado en Cedar River Paper Company.

El reciclaje residencial proporciona una opción muy conveniente de reciclar para la misma gente. En 1990, un millar de ciudades estadounidenses tuvieron programas residenciales de reciclado. Para 2000, el número aumentó a casi 9 000 ciudades. En 1999, fueron aprobadas leyes de reciclaje para todos los materiales en 15 estados. Canadá, Toronto, Mississauga, y la provincia de Ontario cuentan con programas integrales de reciclaje. Algunas grandes ciudades como Portland, Oregon; San José, California; Los Ángeles, California; y Minneapolis, Minnesota, han alcanzado tasas de reciclado de 50% o más. En general, estas ciudades cuentan con un programa de reciclaje residencial y admiten una amplia variedad de materiales, como correo basura y cajas de cereales. En

CAPÍTULO 18

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contraste, las ciudades que no cuentan con programas de reciclaje residencial, como el paso, Texas y Detroit, Michigan, tienen tasas de reciclado menores a 10%.

Problemas del reciclaje A pesar de que los programas de reciclaje han reducido de manera exitosa la cantidad de material que necesita ser transportado a un relleno sanitario o a un incinerador, existen muchos problemas económicos y técnicos asociados con este método. Las cuestiones técnicas son de importante consideración cuando se trata del reciclado de plásticos. (Ver figura 18.13.) Si bien, los plásticos que se utilizan en el embalaje son reciclables, la tecnología para realizar el reciclado difiere entre los diferentes tipos de polímeros plásticos. Debido a que cada tipo tiene su propia configuración química, los plásticos diferentes no se pueden reciclar al mismo tiempo. En otras palabras,

Administración y disposición final de residuos sólidos

es probable que un contenedor de leche sea un polietileno de alta densidad (HDPE), en tanto que un contenedor de huevos sea de poliestireno (PS), y un envase de refresco sea un tereftalato de polietileno (PET). El reciclado de plásticos sigue siendo un campo relativamente nuevo. La industria está buscando tecnologías que prometan incrementar la calidad de los plásticos provenientes de los materiales reciclados y que a la vez permitan mezclar diferentes plásticos. Sólo hasta que tal tecnología sea desarrollada, será necesaria la clasificación de los diferentes plásticos antes del reciclado. La economía del reciclado también es un área de consideración especial. El avance en el compromiso con el reciclaje en muchos países en vías de desarrollo ha producido un exceso de cierto tipo de materiales en el mercado. Los mercados de materiales recolectados se llenan al igual que los rellenos sanitarios. A menos que la demanda de productos reciclados marche a la par de la oferta creciente, los

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3% 1970

8% 1984

10% 2000

Figura 18.13 Cantidades crecientes de plásticos en la basura.

Los plásticos son un componente creciente de los residuos sólidos municipales en Norteamérica. El reciclaje cada vez mayor de plásticos podría revertir esta tendencia.

Fuente: Datos de Franklin Associates, Ltd.

Precios de los materiales de reciclaje 1999

2004

Metal Ferroso (dólares/tonelada) No ferroso (centavos/libra) Plástico (centavos/libras)

Papel (dólares/tonelada)

Usado en latas de acero

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161

Latas de aluminio

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Baterías de autos

6

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PET verde

7

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PET claro

6

17

HDPE mezclado

9

11

Corrugado

92

83

Periódico

31

58

Oficina de alto grado

93

128

163

181

Claro

39

29

Verde

14

9

Café

24

17

Computadora láser Vidrio (dólares/tonelada)

Figura 18.14 Precios de los materiales de reciclaje.

programas de reciclaje enfrentaran un futuro incierto. Los precios de materiales reciclados seleccionados están listados en la figura 18.14. Los montos varían ampliamente cada año, según la demanda. El mercado para materiales recolectados en programas de reciclaje creció de forma dramática durante la década de 1990. Por ejemplo, el establecimiento de intercambios en la Oficina de comercio de Chicago permitió que los clientes y los productores de materiales reciclados participaran en un mercado eficiente, de manera que es menos probable que los materiales reciclables se queden sin demanda. El éxito de largo plazo de los programas de reciclado también está vinculado con otros incentivos económicos, como cuestiones fiscales y el desarrollo de una demanda de productos manufacturados provenientes de material reciclado. Las políticas de gobierno se tendrán que ajustar para fomentar los esfuerzos de reciclaje. Las políticas como el subsidio a la construcción de carreteras para la explotación maderera, la imposición de contribuciones fiscales bajas a los suelos forestales, o la venta de árboles de terrenos federales a bajos precios, bajan de manera artificial el costo de los materiales forestales vírgenes en comparación con los materiales reciclados. Tales políticas inhiben severamente la eficacia en relación con el costo del papel reciclado. Además, a nivel individual, podemos cooperar comprando productos hechos de materiales reciclados. La demanda de productos reciclados debe crecer si queremos que el reciclado tenga éxito a gran escala.

Los precios de los materiales pue-

den variar en gran medida cada año, según la demanda. Fuente: Datos de American Metal Market LLC, una división del Metal Bulletin Plc.

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PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Los residuos sólidos municipales son administrados por medio de rellenos sanitarios, incineración, composteo, reducción de desperdicios y reciclado. Los rellenos sanitarios son los principales medios de desecho; sin embargo, aquéllos con características modernas son significativamente más complejos y costosos que un simple agujero en la tierra del pasado. La disponibilidad de contar con un relleno sanitario adecuado representa un problema en las grandes áreas metropolitanas. Cerca de 15% de los residuos sólidos municipales en Estados Unidos se incinera. La incineración reduce el volumen de los desperdicios, sin embargo, asuntos como la eliminación de la ceniza y la calidad del aire continúan constituyendo los principales problemas. Existen varias formas de composteo que impiden que los desperdicios orgánicos ingresen a un relleno sanitario. La manera básica de reducir el desperdicio es impedir que el producto se convierta en basura. Utilizar menos material en el embalaje, reutilizar artículos y compostear los desperdicios de jardinería, son to-

dos ejemplos de reducción en la fuente. A nivel individual, es posible reducir la cantidad de desperdicios que generamos. Cerca de 30% de los desperdicios generados en Norteamérica es tratado mediante el reciclado. Las iniciativas de reciclaje han crecido con gran rapidez en Norteamérica durante los pasados años. Como resultado, los mercados de algunos materiales reciclados se han vuelto muy volátiles. Sin embargo, el reciclaje de los desperdicios sólidos municipales sólo sería exitoso si existieran mercados para materiales reciclados. Otro problema del reciclaje es la imposibilidad actual para mezclar diferentes plásticos. El futuro manejo de los residuos sólidos municipales estará constituido por un enfoque integrado que abarque los rellenos sanitarios, la incineración, el composteo, la reducción en la fuente y el reciclaje. El grado en el que cualquier opción se utilice dependerá de la economía, los cambios en la tecnología, la concientización y el compromiso ciudadano.

Problema-análisis

subsisten en el ambiente, donde tapan alcantarillas y ponen en peligro la vida silvestre, como la de las tortugas marinas que se las comen. Bangladesh prohibió las bolsas de plástico debido a que estaban bloqueando los sistemas de drenaje y ocasionaban inundaciones. En Irlanda, donde el turismo es la principal fuente de ingresos, la presencia de bolsas de plásticos en medio del paisaje es un problema importante. En 2002, Irlanda introdujo un impuesto a las bolsas de plástico de 0.15 euros por bolsa (alrededor de 20 centavos de dólar). Los vendedores minoristas deben cobrar la tarifa fiscal, y esto se manifiesta en las ventas bajas. Como consecuencia, el uso de bolsas de plástico ha descendido 90%. Australia ha obligado a los vendedores minoristas a reducir en 25% el uso de bolsas de plástico o se impondrá un impuesto. Otros países están considerando prohibir el uso de bolsas de plástico o tasarlas fiscalmente para reducir sus impactos ambientales negativos.

¿Papel o plástico? Las bolsas de plástico de las tiendas de autoservicio se han vuelto una característica común del paisaje. Son comercializadas como una alternativa poco costosa, ligera, fuerte y reciclable respecto de las bolsas de papel. Las bolsas de plástico requieren mucho menos energía en la fabricación que las bolsas de papel, y debido a que son tan delgadas, su desecho produce cerca de 80% menos residuos sólidos que una cantidad equivalente de bolsas de papel. Su costo es de aproximadamente una cuarta parte del de las bolsas de papel. Por otro lado, las bolsas de papel pueden soportar de 25 a 50% más artículos que una bolsa de plástico y se descompondrá en unos pocos meses, en tanto que las bolsas de plástico duran por años. A pesar de que las bolsas de papel son reciclables, en realidad menos de 1% llega a ese proceso. La presencia de bolsas de plástico en el ambiente ha tenido muchos efectos adversos. Debido a que son tan ligeras, son levantadas y transportadas fácilmente por el viento; además, se convierten en basura antiestética en el suelo y ensucian la vegetación. Asimismo, dado que su descomposición es difícil,

CAPÍTULO 18

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Administración y disposición final de residuos sólidos

• ¿Usted utiliza papel, plástico o una bolsa de mandado? ¿Qué lo hizo elegir así? • ¿Está usted a favor de un impuesto sobre las bolsas de plástico? • ¿Cómo podría alterar su estilo de vida un impuesto sobre las bolsas de plástico?

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Términos clave composteo 428 incineración 424 incineración de masa 424 lixiviado 423 mantillo 426

reciclaje 429 reducción en la fuente 428 relleno sanitario de residuos sólidos municipales 423 residuos agrícolas 420

residuos provenientes de la extracción minera 420 residuos sólidos 420 residuo sólido industrial 420 residuo sólido municipal (RSM) 420

Preguntas de repaso 1. ¿Cómo se relaciona su estilo de vida con la cantidad de residuos sólidos municipales generados? 2. ¿Cuáles son las ventajas de la incineración en comparación con los rellenos sanitarios? 3. Describa algunos de los problemas asociados con los rellenos sanitarios modernos. 4. Mencione cuatro problemas asociados con la incineración.

5. Aporte ejemplos de la reducción en la fuente. 6. Explique la importancia del reciclaje de los residuos sólidos domésticos. 7. Enumere varias estrategias que ayudarían a fomentar el crecimiento del reciclaje. 8. Explique los diferentes tipos de composteo y su función en el manejo de residuos sólidos.

Pensamiento crítico 1. ¿Cómo podría usted ayudar a resolver el problema de los residuos sólidos? 2. Dado que usted tiene tiempo libre, ¿debería invertirlo para participar, por ejemplo, como coordinador local de reciclaje, o para defender cambios políticos y económicos a nivel nacional que resolverían los problemas de los residuos? ¿Por qué? ¿No debería hacer nada? ¿Por qué? 3. ¿Cómo tratan el problema de los desperdicios sólidos en su ciudad o su escuela? ¿Es posible eliminar la producción de residuos sóli-

dos en su institución o ciudad? ¿Cómo? ¿Qué obstáculos existen que puedan dificultar la disminución de residuos sólidos? 4. Es posible tener un alto estándar de vida como en Norteamérica y Europa occidental sin producir grandes cantidades de residuos sólidos. ¿Cómo? 5. La incineración de residuos sólidos es controversial. En términos generales, ¿apoya la incineración de residuos sólidos? ¿Apoyaría una instalación incineradora en su vecindario?

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Reciclado

Residuos sólidos

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PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Regulación de materiales peligrosos

Contenido del capítulo Objetivos Materiales tóxicos y peligrosos en nuestro medio ambiente Sustancias tóxicas y peligrosas. Algunas definiciones Definición de residuos peligrosos Problemas implicados en el establecimiento de regulaciones Identificación de materiales peligrosos y tóxicos Establecimiento de los límites de exposición Toxicidad aguda y crónica Sinergia Contaminantes persistentes y no persistentes

Problemas ambientales ocasionados por residuos peligrosos Riesgos para la salud asociados con los residuos peligrosos Tiraderos de residuos peligrosos: un legado de abuso

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Distinguir entre sustancias peligrosas y residuos peligrosos. • Diferenciar las sustancias peligrosas de las tóxicas. • Describir las cuatro características utilizadas para identificar los residuos peligrosos. • Explicar las clases de problemas ambientales ocasionados por los materiales tóxicos y peligrosos. • Entender la diferencia entre contaminantes persistentes y no persistentes.

• Reconocer la diferencia entre exposiciones crónicas y agudas a materiales peligrosos. • Explicar por qué se crean sitios que sirven como tiraderos de residuos peligrosos. • Describir la manera en que se administran los desperdicios peligrosos y enumerar cinco tecnologías utilizadas para lograr su desecho. • Describir la importancia de la reducción en la fuente en lo concerniente a los residuos peligrosos.

Emisiones de compuestos químicos tóxicos

Elecciones en el manejo de residuos peligrosos Reducción de la cantidad de residuos en la fuente Reciclaje de residuos Tratamiento de residuos Métodos de disposición final

Tráfico internacional de residuos peligrosos Evolución del programa de administración de residuos peligrosos Problema-análisis. Residuos peligrosos en el hogar

Un acercamiento al medio ambiente Determinación de la toxicidad, pág. 439 Computadoras: residuos peligrosos, pág. 444

Perspectiva global Envenenamiento por plomo y mercurio, pág. 441 Residuos peligrosos y materiales tóxicos en China, pág. 448

1980 La Legislación del superfondo fue aprobada por el Congreso de Estados Unidos. 1984 Una descarga química en Bhopal, India, mató alrededor de 4 000 personas. 1986 Se inició en Estados Unidos el inventario de emisiones tóxicas. En 1988, se documentó la emisión de 1 434 millones de kg (3 161 millones de libras) de 273 compuestos químicos.

2004 De los 1 499 sitios del superfondo, 846 (56%) habían sido limpiados. 2004 Las demandas relacionadas con las descargas químicas siguen en progreso. 2001 Alrededor de 653 millones de kg (1 440 millones de libras) de 273 compuestos químicos fueron liberados (una reducción de aproximadamente 55%).

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Materiales tóxicos y peligrosos en nuestro medio ambiente Nuestra moderna sociedad tecnológica emplea una gran cantidad de sustancias que son peligrosas o tóxicas. Los beneficios obtenidos del uso de estos materiales deben ser ponderados frente a los riesgos asociados con su empleo. Cuando estos materiales son liberados en el ambiente de una forma inapropiada, ya sea por accidente o negligencia, se ocasionan importantes daños ambientales y para la salud humana. Los siguientes puntos indican la magnitud del problema. • Los pesticidas pensados para degradarse en el suelo se encuentran en pozos rurales de agua potable.

6. Disposición final

7. Liberación potencial en el medio ambiente y exposición de los humanos y del ecosistema

5. Uso 1. Investigación y desarrollo

4. Transportación

• Existen elevados niveles de mercurio en dirección del viento en las plantas de energía activadas con carbón. • Los químicos que se lixivian de los sitios abandonados de desperdicios contaminan los suministros acuíferos de la ciudad. • Los pesticidas derramados en el río Rhin por un almacén cercano a Basel, Suiza, en 1988 destruyeron medio millón de peces, perturbaron los suministros acuíferos y ocasionaron un daño ecológico considerable. • En 1988, el colapso de un tanque de petróleo en Pennsylvania derramó más de 3 millones de litros (750 000 galones) de petróleo en el interior del río Monongahela y puso en peligro el suministro de agua para millones de residentes. • La liberación de bifenilos policlorados (PCB, por sus siglas en inglés) de las fábricas de partes eléctricas antes de la década de 1970, contaminó cientos de hectáreas de sedimentos marinos en New Bedford Harbor, Massachusetts, lo cual provocó que la vida marina se redujera y que el área fuera cerrada a la pesca. Un problema de creciente importancia en la actualidad son los productos tóxicos peligrosos así como sus subproductos. Las emisiones intencionales o accidentales de químicos tóxicos y peligrosos en muchos sitios alrededor del mundo están contaminando a la tierra, el aire y el agua. Los efectos potenciales de estos químicos sobre la salud varían desde

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2. Fabricación e importación 3. Almacenamiento

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Figura 19.1 El ciclo de vida de las sustancias tóxicas.

El control de los problemas que representan las sustancias peligrosas es muy complicado, debido a que en el ciclo de vida de una sustancia están implicados muchos pasos.

molestias menores y de corto plazo, como dolores de cabeza y naúseas, hasta problemas serios, como cáncer y defectos congénitos (que quizá no se manifiesten en años), y accidentes importantes que ocasionan lesiones o muerte inmediata. En la actualidad, nombres como Love Canal, Nueva York, y Times Beach, Missouri, en Estados Unidos; Lekkerkerk en Holanda; Vác, en Hungría; y Minamata Bay en Japón, son sinónimos de problemas asociados con la emisión de residuos peligrosos y tóxicos en el medio ambiente. Cada vez con mayor frecuencia, los gobiernos y las agencias internacionales intentan controlar el creciente problema de las sustancias peligrosas en el medio ambiente. Sin embargo, controlar la liberación de estas sustancias es difícil debido a que, en sus ciclos de uso, existe una gran cantidad de lugares en en los cuales se pueden descargar. (Ver figura 19.1.)

Sustancias tóxicas y peligrosas. Algunas definiciones Para comenzar, es importante aclarar los diversos usos de las palabras peligroso y tóxico, así como distinguir entre cosas que son residuos y las que no lo son. Las sustancias peligrosas o materiales peligrosos son aquellos que pueden causar daño a los humanos o al ambiente. Las distintas agencias ambientales sustentan ligeras diferencias en las definiciones acerca de lo que constituye una sustancia peligrosa. La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos estipula que las sustancias peligrosas tienen una o más de las siguientes características:

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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1. Inflamabilidad. Se refiere a los materiales que entrañan un peligro de incendio durante el manejo de rutina. El fuego no sólo presenta peligros inmediatos de calor y humo, sino que puede diseminar partículas peligrosas sobre extensas áreas. Ejemplos comunes son la gasolina, el solvente de la pintura y el alcohol. 2. Corrosividad. Se refiere a sustancias que requieren contenedores especiales debido a su capacidad de corroer los materiales comunes, o necesitan ser segregadas de otros materiales debido a su capacidad para disolver contaminantes tóxicos. Ejemplos comunes son los ácidos fuertes y las bases. 3. Reactividad (o explosividad). Se refiere a materiales que, durante el manejo de rutina, tienden a reaccionar de manera espontánea o vigorosa con el aire o el agua, son inestables ante el calor o los impactos, generan gases tóxicos, o explotan. Ejemplos comunes son la pólvora, que puede quemarse o explotar; el sodio metálico, el cual reacciona de forma violenta con el agua; y la nitroglicerina, que explota bajo una gran variedad de condiciones. 4. Toxicidad. Se refiere a los materiales que, cuando se manejan de manera inadecuada, liberan sustancias tóxicas (venenos) en cantidades suficientes para representar un peligro potencial a la salud humana y al medio ambiente. Casi todo lo que es peligroso es tóxico en cantidades grandes. Por ejemplo, pequeñas cantidades de dióxido de carbono en el aire no son tóxicas, pero sí lo son a niveles altos. Algunos de los materiales peligrosos caen en varias de estas categorías. Por ejemplo, la gasolina es combustible, puede explotar, es tóxica y también es corrosiva con algunas clases de materiales. Otros materiales peligrosos sólo cumplen con un criterio. Por ejemplo, los PCB son tóxicos pero no se quemarán, explotarán o corroerán otros materiales. Si bien, los términos tóxico y peligroso se utilizan indistintamente, existen diferencias. En términos generales, tóxico se refiere a un grupo pequeño de sustancias que son venenosas y que ocasionan muertes o lesiones severas a los humanos y a otros organismos al interferir con la fisiología natural del cuerpo. El término más amplio de peligroso se refiere a todos los materiales inseguros, incluyendo los tóxicos, que presen-

CAPÍTULO 19

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tan un riesgo, inmediato o de largo plazo, para la salud humana o el medio ambiente. Para distinguir entre sustancias y residuos peligrosos es importante tomar en cuenta que, a pesar de que las consideraciones de salud y seguridad son similares para ambos, las implicaciones legales y de regulación son muy diferentes. Las sustancias o materiales peligrosos se utilizan en los negocios o en la industria para la producción de bienes y servicios. Por lo general, se consumen o modifican en los procesos industriales. En cambio, los residuos peligrosos son subproductos de las actividades industriales, de negocios y de las domésticas. Estos residuos se deben disponer de una manera adecuada, y existen regulaciones estrictas respecto de su producción, almacenamiento y desecho.

Definición de residuos peligrosos A pesar de que la definición de residuos peligrosos varía de un país a otro, una de las más utilizadas está contenida en la Ley estadounidense de conservación y recuperación de recursos de 1976 (RCRA, por sus siglas en inglés). La RCRA considera los residuos como tóxicos y/o peligrosos cuando: “ocasionen o contribuyan de manera significativa a incrementar la mortalidad o la probabilidad de sufrir una enfermedad irreversible o una enfermedad reversible incapacitante; o representen un peligro actual o potencial para la salud humana o para el ambiente debido a un manejo inadecuado en su almacenamiento, transportación o disposición final”. Esta definición nos proporciona un panorama de la complejidad que conlleva la regulación de residuos peligrosos. Debido a la dificultad para desarrollar una definición simple de lo que es un material peligroso, el método más común en muchos países para definir los residuos peligrosos consiste en listar tales materiales. La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos ha compilado una lista semejante de residuos peligrosos. La EPA también requiere que un residuo sea examinado para determinar si posee alguna de las cinco características anteriores: inflamabilidad, corrosividad, reactividad, explosovidad y toxicidad. Si es así, estará sujeto a la regulación de la RCRA.

Regulación de materiales peligrosos

Existen varios tipos de residuos peligrosos que varían desde materiales contaminados con dioxinas y metales pesados (como el mercurio, el cadmio y el plomo) hasta desperdicios orgánicos. Estos desperdicios asumen muchas formas, como barriles de desperdicios líquidos o lodos, partes de computadoras viejas, baterías usadas y cenizas de incineradores. En las naciones desarrolladas, la industria y la explotación minera son las principales fuentes de residuos peligrosos y, aunque en pequeña escala, las industrias, hospitales, establecimientos militares, servicios de transporte y talleres pequeños, también contribuyen a la generación de cantidades importantes de tales desperdicios, tanto en el mundo en vías de desarrollo como en el industrializado. El manejo y la disposición inadecuada de residuos peligrosos afectan la salud humana y el ambiente al contaminar los mantos freáticos, el suelo, las vías fluviales y la atmósfera. Los efectos sobre el ambiente y la salud pueden ser inmediatos (agudos), como cuando la exposición a las toxinas en un sitio particular ocasiona una enfermedad repentina; también pueden ser de largo plazo (crónicos), como en el caso del lixiviado de los residuos que se deposita en el agua subterránea y en el suelo, y después ejerce su acción en la cadena alimenticia. A pesar de que las exposiciones crónicas a bajos niveles de materiales tóxicos no provocan efectos inmediatos en la salud, pueden ocasionar serios problemas en el futuro. Dado que la limpieza de los sitios contaminados puede ser costosa para las autoridades locales, el daño causado por la liberación de residuos peligrosos en el medio ambiente también tiene un costo económico. Para prevenir los daños por la exposición a los residuos peligrosos se debe proporcionar un entrenamiento especial a los trabajadores. Es difícil precisar las cifras exactas concernientes a las cantidades de residuos peligrosos generados en todo el mundo. Sin embargo, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) estima que cada año se generan entre 300 y 500 millones de toneladas métricas. Una gran parte proviene de los países desarrollados. La información de la EPA indica que Estados Unidos produce cerca de 36 millones de toneladas métricas de residuos peligrosos cada año. En tanto, la Unión Europea genera casi 40 millones de toneladas métricas. Los países asiáticos, debido a su rápida industrialización, están generando cantidades crecientes de desperdicios peligrosos, pero es difícil obtener una estimación de las cantidades.

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Los productos que usamos...

Los desperdicios potencialmente peligrosos que generan...

Plásticos

Compuestos orgánicos clorados

Pesticidas

Compuestos orgánicos clorados, compuestos orgánicos de fosfatos

Medicinas

Solventes orgánicos y residuos, metales pesados (mercurio y zinc, por ejemplo)

Pinturas

Metales pesados, pigmentos, solventes, residuos orgánicos

Petróleo, gasolina, y otros productos del petróleo

Petróleos, fenoles, y otros compuestos orgánicos, metales pesados, sales de amonio, ácidos, cáusticos

Metales

Metales pesados, compuestos de fluoruro, cianuros, limpiadores ácidos y alcalinos, solventes, pigmentos, abrasivos, sales de revestimiento, aceites, fenoles

Piel

Metales pesados, solventes orgánicos

Textiles

Metales pesados, pigmentos, compuestos orgánicos clorados, solventes

Figura 19.2 Materiales comunes que producen residuos peligrosos. Muchos materiales comúnmente utilizados generan residuos peligrosos durante su fabricación. Algunos productos de consumo como los pesticidas, pinturas y solventes también son peligrosos, por lo que deben ser eliminados de manera apropiada.

Problemas implicados en el establecimiento de regulaciones Los problemas para establecer las regulaciones se basan en el hecho de que una sustancia peligrosa puede ser una materia prima, el

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ingrediente de un producto o un desperdicio. La extracción minera, la generación eléctrica, y las industrias químicas y petroquímicas son los principales productores de residuos peligrosos. Estas industrias producen muchos materiales útiles que se convierten en productos que utilizamos a diario, como metales, fuentes de energía y muchos materiales sintéticos. (Ver figura 19.2.)

Identificación de materiales peligrosos y tóxicos Con el fin de regular tanto el uso de sustancias tóxicas y peligrosas como la generación de residuos tóxicos y peligrosos, la mayoría de las naciones simplemente cuenta con una lista de sustancias específicas que están relacionadas científicamente con efectos adversos sobre

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:48:22 PM

Determinación de la toxicidad Todos estamos expuestos a toxinas potencialmente dañinas. La pregunta es, ¿a qué niveles de exposición son dañinas? Una medida de la toxicidad de una sustancia es el DL50 (dosis letal), la dosis de una sustancia que matará a 50% de la población experimental. La toxicidad es la medida en unidades de la sustancia venenosa por kilogramo de peso corporal. Por ejemplo, el compuesto químico mortal que ocasiona el botulismo, una forma de envenenamiento por comida, tiene un DL50 en adultos humanos masculinos de 0.0014 mg por kg. Esto significa que si cada 100 hombres adultos varones con un peso de 100 kg consumieron una dosis de sólo 0.14 mg, casi el equivalente a unos pocos granos de sal de mesa, aproximadamente 50 de ellos morirán. Las dosis letales no son el único peligro de las sustancias tóxicas. En la década pasada había una preocupación creciente acerca de las dosis mínimas dañinas o de las dosis umbrales de los venenos, así como de sus efectos subletales. La magnitud de la exposición también complica el establecimiento de los valores de toxicidad. La exposición aguda se refiere a una sola exposición con una duración que varía desde unos pocos segundos a unos cuantos días. La exposición crónica se refiere a una exposición continua o repetida durante varios días, meses o hasta años. Por lo general, la exposición aguda es el resultado de un accidente repentino, como la tragedia de Bhopal, India,

la salud humana y el ambiente. Sin embargo, dado que muchos compuestos químicos potencialmente peligrosos no se han examinado a profundidad, la mayor parte de los países sólo incluyen los materiales perniciosos más conocidos. Desde siempre, hemos identificado los materiales tóxicos sólo después de que sus efectos se presentan en humanos y en otros animales. Por ejemplo, los asbestos se identificaron como causantes del cáncer de pulmón en humanos expuestos a él por motivos de trabajo; asimismo, se consideró al DDT como sustancia tóxica para las aves sólo cuando los petirrojos comenzaron a morir y las águilas y otras aves que se alimentan de peces no se pudieron reproducir. Una vez que estas sustancias fueron identificadas como tóxicas, su uso se reguló. Los países que contemplan la regulación de materiales y desechos tóxicos deben considerar no sólo el grado de toxicidad de cada uno, sino qué tan inflamable, corrosivo, reactivo y explosivo es, y si producirá mutaciones o cáncer.

Establecimiento de los límites de exposición Aun después de que el material es identificado como peligroso o tóxico, subsisten las cuestiones sobre la determinación de los límites apropiados de exposición. Casi todas las

CAPÍTULO 19

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mencionada al principio de este capítulo. Las exposiciones agudas muchas veces ocupan las primeras planas en la prensa, pero la exposición crónica a cantidades subletales de materiales tóxicos presenta un riesgo mucho mayor para la salud pública. Por ejemplo, millones de residentes urbanos están expuestos de manera continua a bajos niveles de una gran variedad de contaminantes. Muchas muertes atribuidas a las fallas de corazón o enfermedades como el enfisema, en realidad son provocadas por una exposición de toda la vida a cantidades subletales de contaminantes en el aire.

sustancias son tóxicas en dosis altas. La pregunta es, ¿cuándo cruza un compuesto químico la barrera entre lo seguro y lo tóxico? No existe una forma fácil de establecer los niveles aceptables. Por ello, varias agencias gubernamentales han establecido límites para diversos propósitos; por ejemplo, la Administración para la salud y seguridad ocupacionales, la Administración de fármacos y alimentos, el Servicio de salud pública de Estados Unidos, la Agencia de protección ambiental, entre otros, emiten lineamientos o establecen límites de exposición para sustancias peligrosas en el aire, agua o suelo. Además, es importante reconocer que la persona puede estar expuesta principalmente de tres formas: respirar el material, consumirlo por vía oral o absorberlo a través de la piel. Cada una de estas rutas requiere diferentes clasificaciones de exposición. No obstante, por cada nuevo compuesto que sale en el mercado, se deben realizar extensos estudios toxicológicos para establecer su capacidad de causar daño. Por lo general, estas sustancias se prueban en animales. (Ver el recuadro Un acercamiento al medio ambiente: Determinación de la toxicidad.) Por regla general, la agencia o departamento regulador determinará el nivel de exposición al cual ninguno de los animales experimentales es afectado (nivel de umbral) y después establecerá el nivel de exposición

Regulación de materiales peligrosos

humana más bajo para permitir un margen de seguridad. Este margen de seguridad es importante debido a que se sabe que el nivel de umbral varía de forma importante entre las especies, así como entre los miembros de la misma especie. Aun cuando las concentraciones queden establecidas, éstas pueden variar en gran medida de país en país. Por ejemplo, en Holanda, 50 mg de cianuro por kilogramo de desperdicio es considerado peligroso; en su vecina, Bélgica, la toxicidad estándar se fija en 250 mg por kilogramo.

Toxicidad aguda y crónica Las agencias reguladoras deben buscar tanto los efectos de una dosis masiva de una sustancia (toxicidad aguda) como los efectos de la exposición a pequeñas dosis durante largos periodos (toxicidad crónica). La toxicidad aguda es fácilmente perceptible debido a que los organismos responden a la toxina poco tiempo después de ser expuestos. La toxicidad crónica es mucho más difícil de reconocer, ya que pueden pasar muchos años para que los efectos se perciban. Además, una exposición aguda puede hacer que un organismo enferme pero no muera, mientras que la exposición crónica a un material tóxico sí ocasiona la muerte. Un buen ejemplo de este efecto es la toxicidad del alcohol. El

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consumo de cantidades extremadamente altas de alcohol puede producir la muerte (toxicidad aguda y muerte). Consumir cantidades moderadas produce enfermedad (toxicidad aguda y completa recuperación). Consumir cantidades moderadas durante varios años puede provocar daño en el hígado y muerte (toxicidad crónica y muerte). El plomo es otro ejemplo de toxicidad crónica. Durante muchos años, el plomo se utilizó en las pinturas, gasolina y cerámica vidriada, hasta que los investigadores descubrieron que tenía efectos dañinos. Los efectos crónicos sobre el sistema nervioso son más notables en los niños, en particular cuando se comen los restos de pinturas.

Sinergia Otro problema relacionado con la regulación de materiales peligrosos es la evaluación de los efectos de las mezclas de sustancias químicas. A pesar de que los trabajadores de la industria están expuestos a una variedad de químicos, y los residuos peligrosos muchas veces consisten en mezclas de compuestos, la mayoría de los estudios toxicológicos se enfocan en un solo compuesto. Si bien, los materiales pueden ser relativamente inocuos como compuestos separados, una vez mezclados, se vuelven altamente tóxicos y provocan serios problemas en comparación con los contaminantes aislados. Esto se denomina sinergia. Por ejemplo, todos los trabajadores de la minas de uranio están expuestos a gases radioactivos, pero aquellos que fuman tabaco y, por lo tanto, están expuestos a las toxinas de su humo, tienen una incidencia inusitada y cada vez más alta de cáncer de pulmón. En apariencia, los gases radioactivos encontrados en las minas de uranio interactúan de manera sinérgica con los cancerígenos encontrados en el humo del tabaco.

Contaminantes persistentes y no persistentes La regulación de materiales peligrosos y tóxicos también está influida por el grado de persistencia del contaminante. Los contaminantes persistentes son aquellos que permanecen en el ambiente durante muchos años en una condición invariable. La mayoría de los contaminantes persistentes son materiales fabricados por los humanos. En Estados Unidos se utilizan alrededor de 30 000 compuestos químicos sintéticos. Se mezclan en una variedad infinita de combinaciones para producir todos los productos que utilizamos en cada as-

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pecto de nuestra vida diaria. Forman parte de nuestra comida, transporte, vestido, materiales de construcción, aparatos domésticos, medicinas, equipos recreativos y muchos otros artículos. Nuestra forma de vida depende en gran medida de los materiales sintéticos. Un ejemplo de un contaminante persistente es el DDT. Se utilizó como un pesticida efectivo en todo el mundo y sigue siendo utilizado en algunos países debido a que es muy barato y efectivo para matar las pestes. Sin embargo, una vez liberado en el ambiente, se acumula en la cadena alimenticia y provoca la muerte cuando sus concentraciones son altas. (Ver el capítulo 15 para un análisis del uso del DDT como pesticida.) Otro grupo de compuestos sintéticos de uso muy difundido y con consecuencias ambientales son los bifenilos policlorados. Los PCB son compuestos altamente estables que resisten los cambios provocados por el calor, los ácidos, las bases y la oxidación. Estas características los hacen atractivos para el uso industrial, pero también los convierten en contaminantes persistentes cuando se liberan en el ambiente. En una época, fue común el uso de estos materiales en los transformadores y en los capacitores eléctricos. Entre otros usos estaban las tintas, plásticos, cintas, pinturas, pegamentos, ceras y pulidores. A pesar de que la fabricación de los PCB en Estados Unidos se detuvo en 1977, estos químicos, persistentes y dañinos, siguen presentes en el suelo y en los sedimentos, por lo tanto, continúan causando daño. Los PCB son dañinos para los peces y otros organismos acuáticos debido a que interfieren con la reproducción. En los humanos, producen padecimientos en el hígado y lesiones en la piel. En altas concentraciones, pueden dañar el sistema nervioso y también se sospecha que son cancerígenos. Además de los compuestos sintéticos, en nuestra sociedad se utilizan metales pesados para muchos propósitos. El mercurio, berilio, arsénico, plomo y cadmio son ejemplos de metales pesados que son tóxicos. Estos materiales se utilizan en baterías como aleaciones con otros metales, y tienen muchas otras aplicaciones especiales. Además, esos metales se liberan como un subproducto de la extracción y del uso de otros metales. Cuando se liberan en el ambiente, pueden ingresar en la cadena alimenticia y concentrarse. En los humanos, estos metales son capaces de producir desórdenes en los riñones e hígado, debilitar la estructura ósea, dañar el sistema nervioso central, causar ceguera y llevar a la muerte. Debido a que estos materiales son persistentes, se acumulan en el ambiente a pesar de que sólo se

liberan pequeñas cantidades cada año. Cuando las industrias utilizan estos materiales de una forma concentrada, se presenta un peligro que no es posible encontrar de forma natural. Un contaminante no persistente no permanece en el ambiente durante mucho tiempo. La mayoría de los contaminantes no persistentes son biodegradables; otros, se descomponen como resultado de reacciones químicas inorgánicas. A pesar de ello, otros se dispersan con rapidez en concentraciones tan bajas que no ocasionan daños. Un material biodegradable se transforma químicamente mediante organismos vivos y muchas veces sirve como fuente alimenticia y de energía para los organismos degradadores, como las bacterias y los hongos, los cuales pueden destruir al fenol y a otras clases de materiales orgánicos tóxicos. Otro tipo de materiales tóxicos, como muchos insecticidas, son destruidos por la luz del sol o al entrar en reacción con el oxígeno o agua en la atmósfera. Estos materiales incluyen a los “biocidas suaves”. Por ejemplo, los organofosfatos se descomponen en varias semanas y, por lo tanto, no se acumulan en las cadenas alimenticias debido a que son contaminantes durante sólo un corto periodo. Otros materiales tóxicos y peligrosos, como el monóxido de carbono, el amoniaco y los hidrocarburos, se diseminan de forma inocua en la atmósfera (mientras su concentración no sea muy alta), donde eventualmente reaccionarán con el oxígeno. Debido a que los materiales persistentes ocasionan daños durante un largo periodo (toxicidad crónica), su regulación es particularmente importante. Los materiales no persistentes necesitan mantenerse por debajo de los niveles umbrales para proteger al público de la toxicidad aguda. Además, no es probable que presenten un peligro de toxicidad crónica debido a que se dispersan o se descomponen.

Problemas ambientales ocasionados por residuos peligrosos Los residuos peligrosos ingresan al medio ambiente de diferentes formas. Un gran número de moléculas que se evaporan con rapidez son ventiladas directamente en la atmósfera. Muchas clases de solventes utilizados en pinturas y otros procesos industriales caen en esta categoría. Otros materiales escapan de las válvulas y de las tuberías averiadas. Estos ma-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:48:40 PM

Envenenamiento por plomo y mercurio El plomo y el mercurio están presentes de forma natural en las rocas y, al erosionarse, son liberados en el suelo y en el agua. Debido a que están presentes en el ambiente, es muy probable que durante siglos hayan sido una fuente de contaminación. Por ejemplo, el plomo contenido en las vasijas para comer y beber utilizadas por los romanos acaudalados tal vez ocasionaron la muerte de muchos ellos. Otro ejemplo, créalo o no, proviene del libro Alicia en el país de las maravillas, publicado en 1865. Uno de los personajes era el sombrerero loco. En ese periodo de la historia, el mercurio era empleado en el tratamiento de las pieles de castor utilizadas para hacer sombreros. Como resultado de la exposición al mercurio, los fabricantes de sombreros muchas veces sufrieron de una variedad de problemas mentales; de ahí la frase, “loco como un sombrerero”. En 1953, varios desórdenes físicos y mentales fueron diagnosticados en la región de la bahía de Minamata, Japón, debido a la exposición al mercurio: 52 personas desarrollaron síntomas de envenenamiento, 17 murieron y 23 sufrieron incapacidad permanentemente. En 1970, se investigó un desencadenamiento de envenenamientos por mercurio en Norteamérica, y se encontró este elemento en la carne del pez espada y del atún. En ambos incidentes, el material tóxico no era el mercurio no metálico, sino un compuesto mercúrico, de nombre metilmercurio. El mercurio metálico es convertido a metilmercurio por una bacteria del agua, se bioacumula en los organismos acuáticos y se vuelve parte de la cadena alimenticia debido a que se pierde lentamente en los organismos. Una vez que el metilmercurio ingresa a la cadena alimenticia, se puede volver más concentrado como resultado de la magnificación biológica. Esto explica por qué es probable que los peces depredadores más grandes como el atún y el pez espada contengan enormes cantidades de metilmercurio en comparación con los organismos que ocupan lugares inferiores en la cadena alimenticia. En los humanos, cantidades de metilmercurio pueden ocasionar daños cerebrales, problemas en los riñones o defectos congénitos. En la actualidad, las regulaciones reducen la liberación de mercurio en el ambiente y establecen niveles permitidos en los alimentos. Sin embargo, el problema persiste debido a que es imposible eliminar las grandes cantidades de mercurio ya presentes en el ambiente y, en todos los casos, es difícil evitar su liberación. Por ejemplo, la incineración de carbón cada año libera 3 200 toneladas métricas de mercurio en la atmósfera de la Tierra, y el mercurio se sigue “perdiendo” cuando se utiliza para diversos propósitos industriales.

teriales, por lo general, no son considerados como residuos peligrosos, sino como emisiones fugitivas de la incineración inadecuada o incontrolada de estos desperdicios, que ya sea en la tierra o en el mar, contaminan la atmósfera y el ambiente circundante. Otros residuos se encuentran en forma sólida o líquida y son más fáciles de contener. Algunos residuos se pueden tratar para reducir o eliminar su naturaleza peligrosa y posteriormente se liberan en el ambiente. Muchas clases de residuos líquidos, como las aguas re-

CAPÍTULO 19

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Al igual que el mercurio, el plomo es un metal pesado que durante siglos ha sido contaminante. Los estudios de la capa de hielo de Islandia indican un incremento de 1 500% en el plomo que contiene en la actualidad en comparación con el año 800 a.C. Los estudios revelan que el primer gran incremento ocurrió durante la Revolución Industrial, y el segundo sucedió después de la invención del automóvil. Las compañías petroleras agregan plomo a la gasolina para mejorar su desempeño, y la combustión de gasolina es una fuente importante de la contaminación por plomo. Se ha presentado una reducción considerable en el plomo transportado por el aire debido a que Norteamérica, Europa y muchos otros países están eliminando el plomo de la gasolina. Otra fuente de contaminación por plomo son las pinturas viejas. Antes de 1940 las pinturas de interiores y exteriores casi siempre contenían plomo. Aún existe un desacuerdo acerca de los niveles de mercurio y plomo que ocasionan problemas de salud. A pesar de que el plomo ingerido a través de las pinturas puede causar muerte o discapacidad, una correlación tan fuerte no se puede realizar en el caso del plomo atmosférico.

Existen inquietudes acerca de la contaminación de peces y la salud pública como resultado del metilmercurio.

siduales y las descargas ácidas, se manejan de esta forma. Pero hay otros desperdicios que no se pueden tratar y deben ser almacenados. En el pasado, muchas clases de residuos peligrosos fueron desechados de manera inapropiada en la tierra, en contenedores, en lagunas de almacenamiento o en rellenos sanitarios. La contaminación de los mantos freáticos es consecuencia de las instalaciones terrestres de desechos, las cuales infiltran estos desperdicios. Una vez que el agua freática se ha contaminado con residuos peligrosos, el costo de revertir el

Regulación de materiales peligrosos

daño es prohibitivo. De hecho, si un acuífero es contaminado con compuestos químicos orgánicos, restituir el agua a su estado original rara vez es factible desde el punto de vista físico y económico. El capítulo 16 trata sobre los diferentes aspectos de la contaminación de los mantos freáticos. Incluso el etiquetamiento o los procedimientos de registro inadecuados producen emisiones dañinas. Por si fuera poco, los residuos peligrosos no son eliminados de manera apropiada debido a que, en muchos casos, los tra-

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Tabla 19.1 Las 20 sustancias peligrosas principales, 2003 Sustancia

Fuente

Efectos tóxicos

Arsénico

De niveles elevados en el suelo o agua

Múltiples sistemas orgánicos afectados. Anormalidades de los vasos sanguíneos y corazón, daños a los riñones y el hígado, función deteriorada del sistema nervioso Daño neurológico. Afecta el desarrollo del cerebro en los niños. Grandes dosis afectan el cerebro y riñones en adultos y niños Daño permanente al cerebro, riñones y fetos

Plomo

Pintura con base en plomo Aditivos de plomo en la gasolina Mercurio Aire o agua en sitios contaminados Peces y crustáceos contaminados con metilmercurio Fabricación de plásticos Cloruro de vinilo Aire o agua en sitios contaminados Bifenilo policlorado (PCB) Comer peces contaminados Exposición industrial Benceno Exposición industrial Pegamentos, productos de limpieza, gasolina Liberados durante la combustión Cadmio Vivir cerca de una planta de energía u horno fundidor Recogidos en la comida Riesgo por humo de una variedad de Hidrocarburos policíclicos aromáticos fuentes Producto de la combustión de la gasolina Benzopireno u otros combustibles En el humo y en el hollín Producto de la combustión de la gasolina Benzofluorateno u otros combustibles Inhalados en el humo Aire y agua contaminados Cloroformo Muchas clases de entornos industriales De los alimentos con bajos niveles de DDT contaminación Se siguen usando como pesticidas en algunas partes del mundo Aroclor 1254 (una mezcla de PCB) Del aire y la comida Aroclor 1260 (una mezcla de PCB) Del aire y la comida Producto de la combustión en el humo Dibenzoantraceno Usado como desengrasante, se evapora Tricloroetileno en el aire Emisiones aéreas de la industria Cromo (hexavalente) Dieldrín Fósforo blanco Clordano

Uso anterior de los pesticidas persistentes Aldrín y Dieldrín Fuentes y explosivos industriales Uso anterior de este pesticida persistente

Efectos agudos: mareo, dolor de cabeza, inconciencia, muerte Efectos crónicos: daños en el hígado, pulmón y sistema circulatorio Probables cancerígenos; lesiones de la piel y acné Efectos agudos: adormecimiento, dolor de cabeza, muerte a altos niveles Efectos crónicos: daño en los tejidos que forman la sangre y en el sistema inmunológico; también es cancerígeno Probable cancerígeno; daño al riñón, daño al pulmón, alta presión arterial

Probable cancerígeno; posibles defectos de nacimiento Probable cancerígeno; posibles defectos de nacimiento

Probable cancerígeno

Afecta el sistema nervioso central, riñones e hígado; probable cancerígeno Probable cancerígeno; posibles efectos a largo plazo en el hígado; posibles problemas reproductivos

Probable cancerígeno; lesiones de la piel y acné Probable cancerígeno; lesiones en la piel y acné Probable cancerígeno Mareos, entumecimiento, inconciencia, muerte La aspiración del polvo del cromo ocasiona sangrados nasales; la ingestión provoca úlceras y daño a los riñones y el hígado. El Dieldrín se acumula y afecta el sistema inmunológico y el hígado El contacto o la ingestión retardan la recuperación de las heridas Afecta el tejido del hígado, de los sistemas digestivo y nervioso

Fuente: Datos de la Agencia federal de sustancias tóxicas y del registro de enfermedades.

bajadores no son capaces de distinguir los residuos peligrosos de otras clases de materiales de residuo.

Riesgos para la salud asociados con los residuos peligrosos Debido a que la mayoría de los residuos peligrosos son químicos, su control y el de sus produc-

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tos de desperdicio es un problema importante en las ciudades más desarrolladas. Cada año, alrededor de 1 000 nuevos compuestos químicos se unen a los casi 70 000 de uso diario. Muchos de estos químicos son tóxicos, pero sólo representan una pequeña amenaza a la salud humana a menos que se utilicen o eliminen de manera inapropiada. Por ejemplo, muchos insecticidas son muy tóxicos para los humanos. Pero, si se almacenan, usan y desechan de manera apropiada, no constituyen un peligro para la salud humana. Por desgracia, en el centro del problema de los residuos peligrosos está el he-

cho de que los productos y subproductos de la industria muchas veces se manejan y se eliminan de forma inapropiada. La tabla 19.1 es una lista de los 20 principales materiales tóxicos que identifica la Agencia federal de sustancias tóxicas y el registro de enfermedades. Establecer las consecuencias médicas de la exposición a los compuestos químicos tóxicos es extremadamente complicado. El problema de vincular cierto químico con una lesión o enfermedad específica está acompañado por la falta de datos sobre la toxicidad en la mayoría de las sustancias peligrosas.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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A pesar de que es muy complicado evaluar la contaminación ambiental proveniente de sustancias tóxicas y determinar los efectos para la salud, lo poco que se sabe está ocasionando preocupaciones. Los sitios más antiguos que se utilizaban como tiraderos de residuos peligrosos, por ejemplo, contienen sustancias químicas tóxicas y peligrosas, además de residuos de metales pesados y otras sustancias peligrosas.

Tiraderos de residuos peligrosos: un legado de abuso En Estados Unidos, antes de la aprobación de la Ley de conservación y recuperación de recursos (RCRA) de 1976, los residuos peligrosos no estaban regulados. En todas las naciones industrializadas del mundo existían condiciones similares. Los residuos peligrosos eran simplemente enterrados o tirados sin considerar los riesgos potenciales para el medio ambiente y para la salud. Tales sitios incontrolados incluían tiraderos abiertos, rellenos sanitarios, contenedores superficiales de almacenamiento de basura y represas superficiales. Por lo general, estos sitios estaban ubicados en algún lugar conveniente para la industria y en áreas ambientalmente sensibles, como los humedales o los bordes ribereños. La lluvia y la nieve derretida impregnaban las superficies, arrastrando químicos que contaminaban las aguas subterráneas. Cuando estas aguas llegaron a los lagos y corrientes, también llegaron los contaminantes. Cuando los sitios se colmaron o fueron abandonados, con frecuencia se dejaban al descubierto, por ello se incrementó la probabilidad de que el agua se contaminara por lixiviado o por inundación, y de que la gente entrara en contacto directo con estos desperdicios. En algunos lugares, en especial en los descubiertos, el aire también se contaminó por vapores tóxicos provenientes de desperdicios líquidos en evaporación o por reacciones químicas sin control. (Ver figura 19.3.) Tan sólo en Norteamérica, el número de sitios abandonados o sin control fue de 25 000. Los europeos también están pagando un alto precio por su negligencia. Holanda es un buen ejemplo. Las autoridades estiman que más de 8 millones de toneladas métricas de desperdicios químicos peligrosos pueden estar enterrados en Holanda. El cálculo de lo que costaría limpiar esos desperdicios asciende a 7 mil millones de dólares. En las repúblicas

CAPÍTULO 19

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Figura 19.3 Almacenamiento inadecuado de compuestos tóxicos. En la fotografía se presenta un sitio donde los desperdicios tóxicos fueron almacenados de manera inadecuada. Muchas veces, estos sitios son abandonados y es difícil imputar la responsabilidad de la limpieza debido a que la compañía que produjo los residuos no se conoce o ya no existe. de la ex Unión Soviética y de Europa del este, recientemente se han identificado muchos sitios de residuos peligrosos y no se cuenta con el dinero para pagar la limpieza. Asimismo, se supone que existen muchos sitios de residuos peligrosos en países en vías de desarrollo, pero son muy poco conocidos. En Estados Unidos, el gobierno federal se ha vuelto el principal participante en la limpieza de sitios de residuos peligrosos. El programa que trata la limpieza se ha vuelto famoso con el nombre de superfondo. El superfondo se creó como respuesta del Congreso a la presión pública para limpiar los tiraderos de residuos peligrosos y proteger al público de sus peligros. La Ley sobre respuesta ambiental integral, compensación y responsabilidades (CERCLA, por sus siglas en inglés) (superfondo) fue promulgada en 1980. La CERCLA tenía varios objetivos clave: 1. Desarrollar un programa integral que estableciera prioridades para la lim-

Regulación de materiales peligrosos

pieza de los peores sitios de residuos peligrosos. 2. Responsabilizar a las partes de pagar por la limpieza siempre que fuera posible. 3. Establecer un fondo de 1 600 millones de dólares para la fundación de residuos peligrosos, conocida como superfondo, para apoyar la identificación y limpieza de sitios de residuos peligrosos abandonados. 4. Mejorar las capacidades científicas y tecnológicas para todos los aspectos de la administración, tratamiento y disposición final de residuos peligrosos. Se redactó una lista de prioridades nacionales de sitios de residuos peligrosos que requerían atención urgente bajo la acción del superfondo. De acuerdo con la CERCLA, más de 44 000 sitios fueron evaluados, y cerca de 11 000 fueron considerados lo suficientemente

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Computadoras: residuos peligrosos En algún tiempo costaron miles de dólares y fueron consideradas una importante inversión. Ahora, las computadoras se venden por cientos de dólares y se vuelven obsoletas 18 meses después de que han salido de su empaque de burbujas. La rápida innovación en la tecnología está recortando de manera dramática el costo y la vida útil de las computadoras modernas, lo cual crea un problema de desperdicios sólidos en el proceso. Las computadoras son más que sólo un residuo doméstico. Contienen grandes cantidades de sustancias como plomo, cadmio, mercurio y cromo que pueden lixiviarse en el suelo y contaminar los mantos freáticos o, si se incineran, pueden liberarse en el aire. La computadora personal promedio contiene cerca de dos kilogramos (casi 4 libras) de plomo. Gran parte del plomo se asocia con los tubos de rayos catódicos de las pantallas. Además, los tableros de circuitos electrónicos generalmente contienen grandes cantidades de cadmio, mercurio y cromo. Cada año, cerca de 50 millones de computadoras se vuelven obsoletas en Estados Unidos, pero sólo 11% se recicla. No hay duda de que esta situación empeorará en la medida que las computadoras cada vez se vuelvan más baratas, rápidas y desechables. La buena noticia es que la mayoría de las computadoras son altamente reutilizables, y es posible reciclar hasta 97% de las partes, que sirven como componentes para actualizar otras computadoras o pueden fundirse como chatarra.

serios para garantizar una investigación ulterior. La cantidad de sitios registrados en la lista de prioridades nacionales fluctúa en la medida que se añaden nuevos sitios y se eliminan otros debido a que se han limpiado o se han borrado de la lista. En la actualidad, en la lista aparecen alrededor de 1 200 sitios. A pesar de que el propósito del programa superfondo fue claro, se volvió controversial en sus primeros pasos. Millones de dólares fueron invertidos tanto por el gobierno federal como por la industria, pero la mayor parte del dinero se asignó a los litigios legales y a los estudios técnicos para apoyar o desmentir las demandas de las partes. Además, se destinó poco dinero al pago de la limpieza. Una de las principales razones de este problema fue la forma en que fue redactada la CERCLA. Estipulaba que cualquiera que contribuyera con la colocación de residuos peligrosos en algún sitio específico podría ser requerido para pagar la limpieza del área completa, sin importar el grado en que hubiera contribuido al problema. Dado que muchas industrias implicadas habían salido del negocio o no fueron identificadas, se les pidió a las que se pudieron localizar que pagaran por la limpieza. La mayoría de los negocios encontraron que era más efectivo, en relación con el costo, pagar abogados para defenderse de la inclusión en el esfuerzo de

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En el año 2000, Massachusetts se convirtió en el primer estado en promulgar la prohibición del desecho de pantallas de computadoras domésticas, equipos de televisión y otros tubos de vidrio de pantallas en los incineradores y rellenos sanitarios. El estado instaló seis centros de recolección para manejar estos artículos y, en la actualidad, las ciudades y pueblos deben transportar los artículos hacia aquellos sitios. De ahí, serán restaurados o se enviarán para su reciclaje. Muchas compañías que fabrican y venden productos electrónicos ahora participan en programas de “reciclado electrónico” en los cuales recuperan los productos electrónicos obsoletos para reciclar.

limpieza, en lugar de pagar por ella. En consecuencia, los resultados fueron deficientes. Sin embargo, después de un comienzo lento, el programa superfondo está mostrando importantes resultados. Para 2004 existían cerca de 1 200 sitios activos en la lista de prioridades nacionales y aproximadamente 65 fueron considerados para la inclusión. Alrededor de 900 sitios habían sido limpiados. La mayoría de los sitios restantes estaban en proceso de ser limpiados o estaban bajo estudio para determinar la mejor manera de proceder. Esto ha sido una tarea costosa. Los gastos totales para el programa superfondo ascienden a casi 27 mil millones de dólares. Además, la EPA estima que los acuerdos logrados con las partes responsables suman más de 20 mil millones de dólares.

Emisiones de compuestos químicos tóxicos En 1987, como resultado de los requerimientos de la EPA, ciertas industrias en Estados Unidos habían comenzado a reportar compuestos químicos tóxicos liberados en el ambiente. Cualquier planta industrial que hubiera desprendido 23 000 kg (50 000 libras) o más de contaminantes tóxicos era requerida para emitir un reporte. Éstas fueron principalmente industrias manufactureras. La información recabada permitió que la EPA identificara in-

Equipo de cómputo obsoleto

dustrias específicas para tomar acciones. Dado que la información es pública, se promovió que muchas industrias tomaran cartas en el asunto de la reducción de sus emisiones. Estas actividades han sido exitosas, ya que las emisiones industriales de químicos tóxicos se redujeron 54% de 1988 a 2001. En ese lapso, quienes deben rendir reportes cambiaron sus acciones. La cantidad que requiere la presentación de un reporte fue reducida a 11 400 kg (25 000 libras). Además, las industrias que en un principio estuvieron exentas del reporte ahora deben informar de sus emisiones tóxicas. En 2001, cerca de 2 800 millones de kilogramos (6 200 millones de libras) de compuestos químicos tóxicos fueron reportados por la industria como emitidos en el ambiente. En la actualidad, las principales industrias que están implicadas en la liberación de sustancias tóxicas en el medio ambiente son la minera, la generadora de energía, la química y la de fabricación de metales. (Ver figura 19.4.) La gran cantidad de residuos tóxicos producidos por la extracción minera se refleja en la figura 19.5. Por lo general, el desperdicio minero contiene metales y es depositado en la superficie de la tierra. Por lo tanto, es de esperarse que los estados con grandes operaciones mineras tengan altas cantidades de residuos.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:48:47 PM

Papel 4% Residuos peligrosos/ recuperación de solventes 4%

Figura 19.4 Fuentes de emisiones tóxiMetales primarios 16%

cas (2002). Las industrias mineras son responsables de 26% de todo el material de desperdicio tóxico liberado en el ambiente. Éste se deposita principalmente en la superficie de la Tierra. Los servicios de electricidad son responsables de 23% de las emisiones, las cuales son principalmente a la atmósfera. La industria química y las industrias procesadoras de metales también son fuentes importantes de emisiones tóxicas.

Extracción minera 26%

Químicos 12%

Todas las demás Servicios eléctricos 15% 23%

Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

Principales 10 compuestos tóxicos liberados (2002) Compuestos de zinc Ácido clorhídrico Compuestos de plomo Compuestos de arsénico Compuestos de cobre Compuestos de nitrato Compuestos de manganeso Compuestos de bario

Liberaciones tóxicas en el medio ambiente (Estados Unidos, 2002)) División ambiental afectada

316 272 Aire, 740 millones de Tierra, 1221 kilogramos (34.1%) millones de kilogramos (56.2%)

189 183 150 124 118

Inyección en pozos profundos, 105 millones de kilogramos (4.8%)

100

Metanol

76

Amoniaco

70 0

Agua superficial, 107 millones de kilogramos (4.9%)

200 400 600 800 1000

Millones de kilogramos

Millones de kilogramos

Emisiones tóxicas (Estados Unidos, 2002) 400 249

300

226 149

200

119

115

100

100 0

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10 peores estados

Figura 19.5 Emisiones tóxicas dominadas por la generación eléctrica y la extracción minera. La gran cantidad de residuos generados por la industria minera se refleja en las clases de desperdicios producidos (metales tóxicos), el compartimiento ambiental afectado (desecho terrestre), y los estados con las mayores emisiones tóxicas. La generación de energía eléctrica es responsable de grandes cantidades de materiales tóxicos liberados en el aire. Fuente: Datos de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos.

CAPÍTULO 19

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Regulación de materiales peligrosos

Elecciones en el manejo de residuos peligrosos En el análisis de las clases de residuos peligrosos en el ambiente, es importante señalar que la cantidad liberada es menor de un cuarto (cerca de 23%) de la cantidad total de residuos peligrosos producidos. En 2001, las industrias en Estados Unidos produjeron un total de 12 000 millones de kilogramos (cerca de 27 000 millones de libras) de residuos peligrosos. Alrededor de 77% de este material fue reciclado, incinerado para energía o tratado de manera que no fuera liberado en el ambiente. ¿Qué acciones contribuyen a la tendencia de reducir las cantidades de residuos que están siendo liberados? Los costos ambientales relacionados con la liberación incontrolada de materiales tóxicos al ambiente son catastróficos. El reconocimiento de estos costos ha producido la aprobación de leyes e instituciones que reglamenten las emisiones de residuos peligrosos; se requiere que las industrias reporten la cantidad de residuos peligrosos que liberan, y están obligadas a pagar las medidas necesarias para eliminar o reducir los desperdicios que producen. Estas leyes han obligado a las industrias a absorber el costo del desecho de residuos y buscar formas mejores y más baratas de tratar y desechar los desperdicios peligrosos. Estas fuerzas legales y económicas afectan el comportamiento industrial y lo están conduciendo hacia la prevención de la contaminación y la minimización de residuos. En el pasado, la administración de residuos peligrosos se añadía siempre al final del proceso industrial. Por ello, las emisiones de las tuberías o chimeneas fueron tratadas para reducir su toxicidad o concentración. En años recientes se ha vuelto evidente que la mejor forma de tratar el problema de residuos peligrosos es, en primer lugar, impe-

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dir su producción. Para este fin, la EPA y las agencias ambientales de otros países han hecho énfasis en la prevención de la contaminación y la minimización de desperdicios. El estricto control regulatorio requiere que las industrias reporten los residuos peligrosos que producen y que éstos sean almacenados, transportados y eliminados de manera adecuada. La EPA promueve una jerarquía de prevención de la contaminación que acentúa la reducción en la cantidad de residuos peligrosos producidos. Esto implica la siguiente estrategia: 1. Reducir la cantidad de contaminación en la fuente. 2. Reciclar los desperdicios siempre que sea posible. 3. Tratar los desperdicios para reducir su peligrosidad o volumen. 4. Desechar los desperdicios en la tierra o incinerarlos como último recurso. (Ver figura 19.6.)

Reducción de la cantidad de residuos en la fuente La prevención de la contaminación promueve cambios en las operaciones de los negocios y la industria que impidan en primer lugar la producción de residuos peligrosos. Muchas de estas acciones son simples de realizar y tienen pequeños costos. Las principales entre ellas son las actividades que disminuyen los derrames accidentales, las fugas de tuberías y válvulas, las pérdidas a través de contenedores rotos, y otros contratiempos similares. Estas reducciones muchas veces se logran a un pequeño costo, y mediante una mejor administración y un entrenamiento de concientización para los empleados. Dado que las pérdidas son mínimas, muchas industrias en verdad ahorran dinero gracias a que necesitan comprar menos materia prima. La prevención de la contaminación se puede aplicar de maneras inusuales. En 2000, la Armada de Estados Unidos anunció que comenzaría a utilizar una “bala verde”, ambientalmente amistosa, sin plomo. La bala tiene un centro de tungsteno no contaminante y no contiene plomo, ya que estos elementos contaminan el suelo y el aire circundante de los espacios de disparo. Los militares estadounidenses utilizan cerca de 700 millones de municiones de pequeño calibre cada año, en cerca de 3 000 áreas de disparo. La contaminación por plomo ha ocasionado el cierre de cientos de áreas de disparo al aire libre en bases militares en todo Esta-

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dos Unidos. En 1998, cuando se encontró que el plomo concentrado en los parapetos de disparo estaba lixiviándose hacia el suministro de agua de Cape Cod, la Agencia de protección ambiental ordenó que la reserva militar en Massachussetts detuviera el entrenamiento de tiro. La minimización de residuos implica cambios que las industrias podrían realizar en la forma en que fabrican sus productos, a fin de reducir la cantidad de desperdicios producidos. Por ejemplo, sería posible cambiar un proceso de manera que un solvente, un material peligroso, se reemplazará por agua, la cual no es peligrosa. Esto es un ejemplo de una reducción de fuente: cualquier cambio o estrategia que disminuya la cantidad de residuo producido. Otra estrategia es utilizar el residuo producido en un proceso en otra fase de éste, con lo que se reduciría la cantidad de desperdicios. Por ejemplo, el agua que se utiliza para limpiar equipo, se puede incluir como parte de un producto en lugar de desecharla como residuo contaminado. Otra técnica que es útil para reducir la cantidad de residuos es la limpieza de los solventes utilizados en los procesos. Utilizar un alambique para purificar solventes produce un volumen total más bajo en la producción de residuos peligrosos, ya que el mismo solvente puede ser usado una y otra vez. El simple proceso de permitir que el agua se evapore del desperdicio puede reducir la cantidad total producida. Obviamente, los componentes peligrosos del residuo se concentran mediante este proceso.

Reciclaje de residuos Muchas veces es posible utilizar un desperdicio para otro propósito y, por lo tanto, despojarlo de su carácter de residuo. En algunas operaciones es posible quemar como combustible muchas clases de solvente. Por ejemplo, los aceites de desperdicios se pueden utilizar como combustibles para plantas de energía, mientras que otras clases de solventes se pueden quemar como combustible en hornos de cemento. Se necesita tener cuidado de que los contaminantes en los aceites o solventes no sean liberados en el medio ambiente durante el proceso de incinerado, el cual, destruye estos desperdicios y al mismo tiempo tiene un propósito útil. De manera similar, varias clases de ácidos y bases son producidos como resultado de la actividad industrial. Muchas veces pueden utilizarse por otras industrias. La ceniza y otros residuos sólidos se pueden incorporar en el concreto u otros materiales de construcción y,

en esos casos, no requieren desecho. Por ende, la cantidad total de residuos disminuye.

Tratamiento de residuos Los residuos muchas veces se pueden tratar de tal forma que la cantidad se reduzca o su naturaleza peligrosa sea modificada. La neutralización de ácidos peligrosos y bases mediante su reacción con otros materiales puede convertir las sustancias peligrosas en materiales inofensivos. La biodegradación de materiales orgánicos que ocurre por la acción de organismos, puede convertir los compuestos químicos peligrosos en sustancias inocuas. Las plantas de tratamiento de aguas residuales llevan a cabo su función por medio de la biodegradación. La limpieza por medio del aire algunas veces se utiliza para separar compuestos volátiles del agua. Los compuestos volátiles, que tienen una tendencia a evaporarse con facilidad, son forzados a desprenderse del líquido cuando el aire los atraviesa. La franja de vapor funciona bajo el mismo principio, con la excepción de que utiliza aire caliente para elevar la temperatura del líquido y obliga a los químicos volátiles a desprenderse, algo que el aire ordinario no podría hacer. Los compuestos volátiles se pueden capturar, reutilizar o desecharse. Los tanques de absorción del carbono contienen partículas de carbono específicamente activadas para tratar compuestos químicos peligrosos contenidos en residuos gaseosos y líquidos. El carbono se combina químicamente con el desecho o captura partículas peligrosas de la misma manera en que una malla fina de alambre atrapa granos de arena. Entonces, el carbono contaminado se debe limpiar y reutilizar o desechar. La floculación implica la adición de materiales especiales a un residuo líquido. Estos materiales se adhieren a químicos peligrosos y provocan que se precipiten fuera del líquido y formen grandes partículas denominadas floculo. Cuando el floculo se sedimenta se puede separar como lodo; el floculo que permanece suspendido se filtra, y el desperdicio concentrado se puede enviar a un relleno sanitario de residuos peligrosos.

Métodos de disposición final En la actualidad, los dos métodos más comunes para eliminar los residuos peligrosos son la incineración y la disposición terrestre. Las cuestiones económicas y la aceptación del público son los factores principales que determinan qué método utilizar.

PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:48:55 PM

Reducir y reutilizar Detener las fugas Rediseñar los procesos Reutilizar los residuos

Evitar los derrames Concentrar los residuos Limpiar los solventes

Educar a los empleados Sustituir por materias primas menos tóxicas

Reciclado Reciclado de solventes para otros usos Intercambio de residuos con otras industrias Incineración de residuos como combustible Tratamiento Neutralización de los ácidos y bases Filtración y separación Biodegradación Solidificación Desecho Confinamientos controlados Incineración Inyección en pozos profundos

Figura 19.6 Jerarquía de prevención de la contaminación. La manera más simple de manejar los residuos peligrosos es, en primer lugar, no producirlos. La jerarquía de prevención de la contaminación hace hincapié en la reducción, mediante diferentes estrategias, en la cantidad de residuos peligrosos producidos.

La incineración (tratamiento térmico) implica la cremación de desperdicios a altas temperaturas y es útil para destruir una gran variedad de residuos. Un incinerador de residuos peligrosos sirve para quemar desperdicios orgánicos pero no puede destruir desperdicios inorgánicos. Un incinerador bien diseñado y con buen funcionamiento puede quemar 99.9999% de los materiales peligrosos que pasan a través de él. Los costos relativamente altos de la incineración (en comparación con el relleno sanitario) y las consideraciones acerca de las emisiones que afectan las áreas circundantes, han impedido que este método de tratamiento de residuos se vuelva importante en Norteamérica. En cambio, los tiraderos al aire libre son el método más común y difundido en Norteamérica, debido a que abundan los terrenos para ese fin. La incineración representa la eliminación de sólo 4% de los residuos peligrosos. En Europa y Japón, donde la tierra es escasa y costosa, la incineración es más efectiva en relación con el costo y se utiliza para destruir grandes cantidades de desperdicios; no obstante, aún representa la disposición de menos de 50% de los residuos peligrosos producidos. Debido a consideraciones acerca de las emisiones de los incineradores, cantidades importantes de desperdicios peligrosos son incinerados en el

CAPÍTULO 19

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mar en barcos diseñados especialmente para ese propósito. La disposición terrestre es el principal método para la eliminación de residuos peligrosos cuando todas las otras opciones han sido agotadas. la disposición terrestre se lleva a cabo de varias formas: 1. Inyección en pozo profundo en formaciones geológicas porosas o cavernas salinas. 2. Descarga de líquidos tratados y sin tratar en el sistema de alcantarillado municipal, ríos y corrientes. 3. Colocación de residuos líquidos o lodos en fosas superficiales, estanques o lagunas. 4. Almacenamiento de desperdicios sólidos en rellenos sanitarios de residuos peligrosos especialmente diseñados.

de estas ubicaciones y se vuelvan un problema para el público. La inmovilización de residuos los convierte en una forma sólida que es más fácil de manejar y menos probable que ingrese al ambiente circundante; además, es útil para trabajar, por ejemplo, con ciertas clases de metales que no se pueden destruir. Dos métodos populares de inmovilización de residuos son la fijación y la solidificación. Los ingenieros y científicos mezclan materiales como las cenizas volátiles o el cemento con desperdicios peligrosos. Este método “fija” las partículas peligrosas, en el sentido de inmovilizarlas, hacerlas químicamente inertes o “solidificarlas” dentro de una masa sólida. Algunas veces, la solidificación del residuo se realiza en bloques sólidos que se pueden almacenar con más facilidad que un líquido.

De estos métodos, la inyección en pozo profundo es el más importante. Cerca de 50% de todo el desecho de residuos peligrosos en tierra es inyectado en pozos profundos. Alrededor de 20% es liberado en entornos acuáticos, y 5% es almacenado en rellenos sanitarios y otros sitios superficiales. Existen técnicas que reducen la probabilidad de que los materiales peligrosos escapen

Tráfico internacional de residuos peligrosos

Regulación de materiales peligrosos

El crecimiento de un movimiento incontrolado de residuos peligrosos entre los países, es una de las cuestiones ambientales más controversiales en la agenda política internacional. Han surgido preocupaciones importantes

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Residuos peligrosos y materiales tóxicos en China

En la actualidad, grandes áreas de tierra se utilizan en China para el desecho incontrolado de residuos industriales. Cada año se generan en China alrededor de 600 millones de toneladas métricas de desperdicios industriales, de los cuales de 50 a 70% son peligrosos. Las estimaciones indican que en años recientes, un total de 5 900 millones de toneladas métricas de residuos industriales, que ocupan 540 millones de metros cúbicos (19 000 millones de pies cúbicos), han sido almacenados o desechados de manera inadecuada. La mayor parte del desperdicio es simplemente apilado en áreas sin protección, lo cual ocasiona el lixiviado de la superficie y la contaminación de los cuerpos de agua subterránea. Como resultado, los accidentes ambientales son preponderantes. Por ejemplo, un sitio para disposición de residuos de cromo en Jinzhou ocasionó la contaminación de los mantos acuíferos en un área de 12.5 kilómetros cuadrados (4.8 millas cuadradas); en consecuencia, el agua de 1 800 pozos en nueve pueblos ya no es segura para beber. La producción y el uso de compuestos químicos se están desarrollando rápidamente en China. Ahora, se producen más de 30,000 clases de compuestos, de los cuales muchos son tóxicos. Durante la producción, transporte, almacenamiento y uso se presentan muchos derrames y liberaciones. Por ejemplo, en 1995, explotó el almacén de tóxicos químicos en Shenzhen, ocasionando daños importantes a la vida, propiedades y al medio ambiente. La administración de materiales peligrosos y tóxicos en China aún está en sus primeras etapas; por lo tanto, las tecnologías de tratamiento y disposición son primitivas y el equipo es deficiente. Ninguno de los sitios actuales de eliminación de residuos peligrosos en China cumple con los estándares ambientales. En parte, esto se debe a la falta de recursos y de capacidades de administración. Sin embargo, un proyecto de demostración está por llevarse a cabo en China. Se espera que ayude a ese país a desarrollar un sistema de administración para los materiales tóxicos y peligrosos. La “Ley de prevención de la contaminación y para el control de residuos sólidos” ha sido una prioridad legislativa del Congreso nacional del pueblo. La investigación en administración de residuos peligrosos y su disposición final se considera un asunto clave en los planes nacionales de desarrollo tecnológico y científico en China. Por ello, se están llevando a cabo ensayos de declara-

acerca de que los países industrializados exporten los residuos peligrosos a los países en vías de desarrollo y más pobres, que carecen de los recursos administrativos y tecnológicos para desechar o reciclar de manera segura los desperdicios. Por ejemplo, en 1999, en un pequeño pueblo de Camboya, se encontraron entre 3 000 y 4 000 toneladas métricas de desperdicios de concreto contaminados con mercurio, que estaban envueltos en bolsas de plástico en un tiradero abierto. El residuo, etiquetado como “desperdicio de construcción” en los documentos de importación, provenía de una compañía petroquímica de Taiwán. En

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ción y registro de los residuos sólidos e intercambios de desperdicios, y han comenzado a formularse los protocolos estándares para el examen químico, la evaluación de toxicidad de los compuestos sintéticos, el análisis de laboratorio y la evaluación de riesgos. Los objetivos a corto y largo plazo de los nuevos proyectos comprenden lo siguiente: • Formular y fortalecer las leyes y regulaciones de control de los materiales tóxicos y peligrosos de China, y establecer un criterio para la administración ambiental sana de residuos. • Establecer un sistema de soporte técnico para la administración de residuos peligrosos. • Diseñar proyectos de demostración para el tratamiento y eliminación de residuos peligrosos. • Formular leyes y regulaciones, criterios y políticas para la administración de tóxicos químicos. • Construir una planta incineradora de residuos peligrosos en Pekín, con una capacidad anual de 3 000 toneladas métricas. Este proyecto introducirá leyes y regulaciones para el control de materiales tóxicos, criterios anticontaminación y medidas de mitigación. Asimismo, se desarrollarán capacidades para el manejo y control de materiales peligrosos, y se iniciará la ejecución de regulaciones. Se espera que el establecimiento de la declaración, licencia, registro y el intercambio para los procedimientos de residuos peligrosos provoque una reducción en el volumen de desperdicios generados en China y además proporcione un incentivo para la recuperación y reutilización. El proyecto que busca hacer una demostración para la disposición de residuos peligrosos proporcionará un modelo e incrementará las capacidades y la experiencia que China podrá utilizar para establecer instalaciones regionales de disposición final para residuos peligrosos. La difusión de la experiencia obtenida en el proyecto de demostración producirá una mejora importante en las estrategias de administración de la eliminación de desperdicios, lo cual originará una mayor concientización, regulación y protección ambiental.

este caso, los residuos fueron rastreados y regresados a su punto de origen. Por desgracia, en la mayoría de los casos no se reportan o no se detectan. La conciencia internacional en los problemas asociados con el tráfico de residuos peligrosos se ha incrementado notablemente debido a varios factores: las cantidades crecientes de tales desperdicios que están siendo generadas; la clausura de antiguas instalaciones de eliminación de residuos y la oposición política al desarrollo de nuevos sitios; y, por último, los costos cada vez más altos asociados con el desecho de residuos peligrosos en los países industrializados (y por lo tanto, las

ganancias potenciales de exportar tales desperdicios a los países en vías de desarrollo con bajos costos de desecho). El debate sobre el control del tráfico de residuos peligrosos entre países culminó en 1989 con la creación de la Convención de Basilea. La Convención de Basilea fue negociada, entre 1987 y 1989, bajo los auspicios del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Los objetivos eran minimizar la generación de residuos peligrosos, así como controlar y reducir sus movimientos transfronterizos para proteger la salud humana y el medio ambiente. A fin de lograr estos objetivos,

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la convención prohíbe exportar residuos peligrosos a la Antártida, a países que, como política nacional, prohíben tales importaciones, y a las naciones que no son parte de la convención (a menos que esas transacciones estén sujetas a un acuerdo que sea tan estricto como la Convención de Basilea). A pesar de no ser parte del acuerdo original, existe una amplia prohibición de exportar residuos peligrosos del hemisferio norte al sur. Las transferencias de desperdicios que están permitidas bajo el régimen de Basilea están sujetas a mecanismos de notificación y consentimiento previos, lo cual requiere que las partes no exporten residuos peligrosos a menos que una “autoridad competente”, en el país importador, haya sido informada como es debido y haya consentido en la negociación. Si bien, el régimen de Basilea quizá no sea percibido como exitoso o significativo como otros acuerdos ambientales multilaterales, pero sigue siendo una parte importante de la intención de la comunidad internacional para proteger al medio ambiente global y a la salud humana de los materiales peligrosos. A más de una década de la convención, la atención se centra en ayudar a las partes con la administración ambiental sana de los residuos peligrosos, y con la reducción de la cantidad de desperdicios generados. La exportación de residuos peligrosos para su reciclado de las naciones industrializadas a las naciones en vías de desarrollo hace surgir otras cuestiones. Aquellos que apoyan la exportación argumentan que esta práctica ofrece beneficios importantes: la reducción de la cantidad de tales sustancias en el ambiente mediante un desecho final y la desaceleración del agotamiento de los recursos naturales. Este argumento es sin duda correcto, siempre y cuando la nación receptora cuente con las instalaciones apropiadas de reciclado y los estándares ambientales adecuados. Por lo general, el tráfico de los residuos peligrosos que es benéfico para el medio ambiente, requiere que exista un mercado establecido para estos des-

CAPÍTULO 19

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perdicios y que la negociación sea económicamente viable.

Evolución del programa de administración de residuos peligrosos En esencia, la mitad del Programa de administración de residuos peligrosos se refiere al comportamiento de quienes los generan, a fin de que rutinariamente los almacenen, transporten, traten y eliminen de manera adecuada para el medio ambiente. Por lo general, el centro de la administración de residuos peligrosos se ubica en la segunda fase de los programas ambientales de los países, es decir, después de realizar los esfuerzos para resolver las amenazas más inmediatas para la salud pública, como el suministro de agua potable segura. En los primeros años de muchos programas de administración de residuos peligrosos en diferentes países, el desecho incontrolado de desperdicios es la norma. Existen pocas, si es que existe alguna, instalaciones de disposición y tratamiento apropiados. Además, la información de quién está generando los residuos, qué tipos de desperdicios se están produciendo, y dónde se están eliminando es deficiente o inexistente. La transición de un ambiente no regulado a uno regulado es compleja, pero, por lo general, los programas de administración de residuos peligrosos evolucionan a través de las siguientes etapas: identificación del problema y aprobación de la legislación, designación de una agencia dirigente, establecimiento de reglas y regulaciones, desarrollo de la capacidad de tratamiento, disposcición final, y creación de un programa de ejecución y cumplimiento. Cada una de estas etapas conlleva una cierta

Regulación de materiales peligrosos

cantidad de años, y en cada una existen muchas cuestiones difíciles de resolver. Dinamarca, Alemania y Estados Unidos comenzaron este proceso al aprobar sus primeras leyes para los residuos peligrosos entre 1972 y 1976; Canadá lo hizo en 1980. En la década siguiente, estos cuatro países desarrollaron regulaciones y requerimientos para los desperdicios, de manera que para finales de la década de 1980 la mayoría de sus sistemas de regulación fue operable. Las leyes y políticas desarrolladas durante la década de 1990 se han enfocado principalmente en la minimización y reciclaje de desperdicios, así como en la armonización con los estándares internacionales y la limpieza de los sitios contaminados. La evolución más reciente de los programas de regulación de residuos peligrosos en Hong Kong, Indonesia, Malasia y Tailandia ha seguido un patrón similar. A principios de la década de 1980, todos estos países habían promulgado alguna forma de legislación ambiental que aportaba al menos autoridad limitada para la regulación de los residuos. Sin embargo, el manejo de residuos peligrosos recibió poca atención hasta finales de la década de 1980, después de los periodos de rápido crecimiento económico y de la expansión de los sectores fabriles de los países. De 1989 a 1998, todos estos países aprobaron importantes legislaciones sobre el manejo de los residuos peligrosos o desarrollaron regulaciones que incluían programas integrales: Malasia lo hizo en 1989, Hong Kong en 1991, Tailandia en 1992 e Indonesia de 1995 a 1998. Los cuatro países ahora tienen al menos una instalación moderna de tratamiento, almacenamiento y disposición final de residuos peligrosos. A pesar de que todos los países atraviesan las mismas etapas del desarrollo de programas, ninguno sigue precisamente el mismo patrón. Las diferencias en la geografía, demografía, perfil industrial, políticas y cultura llevan a los países a realizar diferentes elecciones en cada etapa.

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La conciencia pública referente a los problemas de sustancias y residuos peligrosos es relativamente reciente. Tan sólo hace 30 años, los países industrializados de Europa y Norteamérica comenzaron a establecer regulaciones importantes sobre los materiales peligrosos, y los países menos desarrollados han ejercido poco o ningún control sobre tales sustancias. Como resultado, muchas naciones están viviendo serios problemas que son producto de las prácticas previas de eliminación incontrolada. Mientras tanto, los sistemas vigentes de administración de residuos peligrosos y tóxicos siguen siendo incompletos y aun incapaces de identificar la totalidad de los desperdicios peligrosos. Una gran cantidad de problemas están implicados en la administración de residuos peligrosos. En primer lugar, no existe un acuerdo en lo que se refiere a lo que constituye un residuo peligroso. Además, poco se conoce acerca de la cantidad de residuos peligrosos que son generados en todo el mundo. La cuestión se complica aún más si se le

agrega el limitado conocimiento que se tiene de los efectos para la salud de las sustancias más peligrosas y el hecho de que grandes cantidades de compuestos químicos potencialmente dañinos están siendo desarrollados más rápido de lo que se pueden evaluar los riesgos para la salud. La administración de residuos peligrosos debe avanzar más allá del enterramiento y la incineración. Asimismo, las industrias necesitan fomentar la generación de menos residuos peligrosos en sus procesos de fabricación. A pesar de que los desperdicios tóxicos no se pueden eliminar por completo, están disponibles algunas tecnologías para minimizar, reciclar y tratar los residuos. Es posible disfrutar los beneficios de la tecnología moderna y al mismo tiempo evitar las consecuencias de un medio ambiente envenenado. El resultado final depende de quienes hacen las políticas gubernamentales y departamentales, así como de las acciones de un público educado.

Problema-análisis

productos portan instrucciones para el desecho apropiado del material indeseado o del contenedor vacío. Además, en Estados Unidos cientos de comunidades tienen días de recolección de residuos peligrosos, manejados por gente que está especialmente entrenada para ayudar al público a eliminar tales residuos. Sin embargo, estos días de recolección son poco frecuentes, lo cual requiere que almacenemos y etiquetemos nuestros desperdicios, e investiguemos el lugar y el momento en que serán aceptados, ya que generalmente la entrega se realiza en un lugar y en un día especial. Muchas veces se requiere almacenamiento, lo cual resulta inconveniente. Es posible disminuir la cantidad de residuos peligrosos que producimos cuando compramos productos que no son peligrosos, como pinturas a base de agua en lugar de pinturas a base de aceite. También es importante elegir cuidadosamente la cantidad de productos que compramos, de manera que no dejemos materiales sobrantes. Tomar la decisión de no hacer nuestro propio mantenimiento automotriz también ayuda. Por lo tanto, necesitamos examinar nuestro comportamiento hacia el uso y disposición de materiales peligrosos. Algunas cuestiones pertinentes son:

Residuos peligrosos en el hogar Desde la aprobación de la Ley de conservación y recuperación de recursos en 1978 y de otras legislaciones ambientales, las industrias han sido obligadas a documentar las cantidades de residuos peligrosos que producen para responsabilizarlas de sus propios desechos. Como resultado, la cantidad de desperdicio peligroso industrial liberado en el ambiente ha sido reducida de manera importante. A pesar de que los ciudadanos insisten en que los negocios y la industria cumplan con las regulaciones de residuos peligrosos, nuestro comportamiento personal no siempre refleja el mismo nivel de consideración. Los estadounidenses generan cerca de 1.45 millones de toneladas métricas de residuos peligrosos domésticos al año. Con frecuencia, estos materiales se convierten en desperdicios cuando se contaminan o ya no se desean. Los tipos más comunes de residuos domésticos peligrosos son las pinturas, los barnices y otros acabados; solventes contaminados como el alcohol y el disolvente de pintura; fluidos automotrices como el aceite quemado, el líquido de frenos y el anticongelante; los aparatos y materiales de automóviles que contienen metales pesados; los productos de limpieza cáusticos; los pesticidas sin usar; y, por último, los focos fluorescentes. Tenemos varias opciones que nos ayudan a manejar de manera adecuada los residuos peligrosos domésticos. La mayoría de los contenedores de tales

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• Cuando compra un producto, ¿usted piensa en el residuo peligroso potencial en que se convertirá? • ¿Lee y respeta las instrucciones de la etiqueta concernientes al uso y eliminación apropiada de los productos? • ¿Desecha esos materiales en la basura del hogar, los tira en el drenaje o busca un método de eliminación más apropiado?

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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Términos clave inflamabilidad 436 contaminantes no persistentes 440 contaminantes persistentes 440 corrosividad 437 disposición terrestre 447 incineración 446 sinergia 440 jerarquía de prevención de la contaminación 446 DL50 439

Ley estadounidense de conservación y recuperación de recursos (RCRA) 437 Ley sobre respuesta ambiental integral, compensación y responsabilidades (CERCLA) 443 listas de prioridades nacionales 443 materiales peligrosos 436 minimización de residuos 446 nivel de umbral 439 peligroso 437

prevención de la contaminación 446 reactividad 437 residuos peligrosos 437 sperfondo 443 sustancias peligrosas 436 toxicidad 437 toxicidad aguda 439 toxicidad crónica 439 tóxico 437

Preguntas de repaso 1. Explicar los problemas asociados con los vertederos de residuos peligrosos y cómo se desarrollaron esos sitios. 2. Distinguir entre toxicidad aguda y crónica. 3. Dar dos razones de por qué es difícil la regulación de residuos peligrosos. 4. ¿De qué manera los residuos peligrosos contaminan el ambiente? 5. Describir de qué manera los residuos peligrosos contaminan el agua subterránea. 6. ¿Por qué a menudo es problemático relacionar un compuesto químico en particular o un residuo peligroso con un problema específico de salud humana?

7. Explicar qué significa la lista nacional de prioridades (Estados Unidos). 8. Explicar cinco tecnologías para el manejo de residuos peligrosos. 9. ¿Qué significa la prevención de la contaminación y la minimización de residuos? 10. Describir la jerarquía de prevención de la contaminación. 11. ¿Qué son la RCRA y la CERCLA? ¿Por qué cada una es importante para el manejo de residuos peligrosos?

Pensamiento crítico 1. Los científicos en la EPA tienen que tomar decisiones acerca de los umbrales con el fin de identificar qué materiales son tóxicos. ¿Qué umbrales establecería usted para diferentes materiales tóxicos? ¿Cuál fue su razonamiento para establecer los límites? 2. Vaya al sitio de la página en Internet de la EPA (www.epa.gov/enviro/html/ef_overview.html) e identifique los principales emisores de materiales tóxicos en su área. ¿Hubo algunas sorpresas? ¿Existen otros emisores de materiales tóxicos que quizá no estén obligados a presentar su reporte? 3. Tan sólo en Norteamérica existen más de 25 000 tiraderos de residuos peligrosos abandonados y sin control. Muchos fueron abandonados antes de que la ley RCRA de 1976 fuera aprobada. ¿Quién debería ser el responsable de la limpieza de estos tiraderos? 4. Vaya a la sección de este capítulo llamada “Tiraderos de residuos peligrosos: un legado de abuso”. ¿Los autores presentaron la in-

formación desde un punto de vista particular? ¿Qué otros puntos de vista existen sobre esta cuestión? ¿Qué información proporcionarían otros puntos de vista? 5. Muchas áreas con carencias económicas, reservaciones norteamericanas y países en vías de desarrollo que necesitan un influjo de efectivo han acordado, pasando por alto una oposición local importante, establecer instalaciones de residuos peligrosos en sus áreas. ¿Qué piensa acerca de esta práctica? ¿Los forasteros tendrían algo que decir sobre lo que está sucediendo dentro de esos territorios? 6. Después de leer acerca del problema de los residuos peligrosos y los materiales tóxicos en China, ¿piensa que Estados Unidos o cualquier otro país debe tener el derecho de intervenir si otro país está creando un daño ambiental importante? ¿Por qué sí o por qué no?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Residuos sólidos, tóxicos y peligrosos Residuos peligrosos y tóxicos

CAPÍTULO 19

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Regulación de materiales peligrosos

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Política ambiental y toma de decisiones

Contenido del capítulo Objetivos Nuevos retos para un nuevo siglo Gobierno y administración Lecciones del pasado Planeación del futuro Definición del futuro

Desarrollo de políticas ambientales en Estados Unidos La naturaleza cambiante de las políticas ambientales

Políticas y regulación ambiental Reverdecimiento de la geopolítica Terrorismo y medio ambiente Política ambiental internacional Cumbre para la Tierra sobre medio ambiente y desarrollo Política ambiental y la Unión Europea Nuevos instrumentos internacionales

Después de leer este capítulo, usted debe ser capaz de: • Explicar la forma en que interactúan los poderes ejecutivo, legislativo y judicial del gobierno estadounidense en la formulación de políticas. • Entender cómo se ejecutan las leyes ambientales en Estados Unidos. • Describir las fuerzas que han provocado cambios en las políticas ambientales estadounidenses durante las pasadas tres décadas. • Entender la historia de las principales legislaciones ambientales de Estados Unidos.

• Entender por qué algunos individuos en Estados Unidos están preocupados por las regulaciones ambientales. • Entender qué significa política “verde”. • Describir las razones por las que el ambientalismo es cada vez más importante en las relaciones internacionales. • Entender los factores que podrían desencadenar los “ecoconflictos”. • Entender por qué no es posible separar la política y el medio ambiente. • Explicar por qué la presión ciudadana influye en las políticas ambientales gubernamentales.

Todo regresa a ti Problema-análisis. Gasolina, impuestos y medio ambiente

Un acercamiento al medio ambiente La transformación de la naturaleza de la regulación ambiental: la Ley de agua potable segura, pág. 464 Perspectiva global Estándares ISO para los sistemas de administración del medio ambiente, pág. 469 Examen general de una organización internacional: La Comisión ballenera internacional, pág. 470

1983 A nivel internacional, existían 7 000 Organizaciones no Gubernamentales (ONG). 1982 Existían 61 447 ojivas nucleares en el mundo. 1982 El producto bruto mundial fue de 25 millones de millones (en dólares del año 2000).

2003 A nivel internacional, existían 26 000 Organizaciones no Gubernamentales. 2003 Existían 18 000 ojivas nucleares en el mundo. 2003 El producto bruto mundial fue de 50 millones de millones de dólares.

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Nuevos retos para un nuevo siglo Vivimos tiempos extraordinarios, una época de rápidos y desconcertantes cambios en las fuerzas y condiciones que configuran la vida humana. Esto es evidente tanto en la transformación de la naturaleza de la geopolítica en la etapa posterior a la Guerra Fría, como en la comprensión cada vez mayor de las relaciones entre el ser humano y el mundo natural. Sin embargo, esta relación varía entre los países en vías de desarrollo y los desarrollados. Uno de los principales desafíos previsibles del futuro será el impacto ambiental, a nivel mundial, de la evolución económica de las naciones en vías de desarrollo. El final de la Guerra Fría estuvo acompañado por el avance vertiginoso de la democracia en lugares donde antes se desconocía, y por la aún más rápida diseminación de las economías de mercado. La autoridad central de los gobiernos se está desgastando, y el poder ha empezado a desplazarse hacia gobiernos locales e instituciones privadas. En algunos países, están floreciendo la libertad y las oportunidades, pero en otros, estos cambios han desencadenado la violencia de viejos conflictos y nuevas ambiciones. A nivel internacional, el comercio, la inversión, la información, y hasta el flujo de personas a través de las fronteras, escapan del control gubernamental. Localmente, la falta de regulación y la cesión de responsabilidades del gobierno federal hacia los gobiernos locales y estatales están cambiando las relaciones entre los niveles gubernamentales, así como entre el gobierno y el sector privado. La tecnología de las comunicaciones ha mejorado la capacidad de las personas para recibir información e influir en eventos que les afectan. Asimismo, esto ha detonado el crecimiento explosivo de varias organizaciones, asociaciones y redes formadas por ciudadanos, negocios y comunidades, quienes buscan que sus intereses sean escuchados. Como resultado, las personas externas al gobierno, es decir, la sociedad civil, están demandando una mayor participación en las decisiones gubernamentales y, al mismo tiempo, buscan de manera impaciente soluciones que no sean impuestas sólo por el poder de decisión del gobierno. No obstante, la innovación tecnológica está cambiando mucho más que las comunicaciones, está modificando la forma en que vivimos, trabajamos, producimos y consumimos. El conocimiento se ha convertido en el

Figura 20.1

El incremento en la población agrava la escasez. La lucha por la supervivencia en lugares que ya no pueden soportar a la población creciente que sobreexplota la pesca, la cosecha y el pastoreo.

recurso más importante y dinámico de la economía. También mejoró rápidamente la eficiencia, por ejemplo, de aquellos que crean y venden bienes y servicios, que sustituyen la información y la innovación por materias primas. Desde hace 30 años está disminuyendo la cantidad de energía proveniente de los recursos naturales que la economía de Estados Unidos utiliza para la constante generación de cada dólar de la producción, al igual que muchas formas de contaminación. Cuando las leyes estadounidenses solicitaron por primera vez a las industrias que controlaran su contaminación, éstas instalaron equipos de limpieza como respuesta. El cambio hacia una economía manejada por el conocimiento destaca la conexión positiva entre la eficiencia, la rentabilidad y la protección ambiental; además, contribuye a impulsar la tendencia a considerar provechosa la prevención de la contaminación. Ahora, cada vez más personas entienden que la contaminación es un desperdicio, el desperdicio es ineficiente, y la ineficiencia es costosa. El mundo del futuro estará conformado por las aspiraciones de una población global mucho más grande. Durante los últimos 50 años, la cantidad de gente que vive en el planeta se ha duplicado. Las poblaciones crecientes están demandando más alimentos, bienes, servicios y espacios. Por ello, donde hay escasez, el incremento de la población la agrava. Donde hay conflicto, la demanda progresiva de recursos naturales y tierra, lo exacerba. Lo más preocupante es que las poblaciones crecientes que luchan por sobrevivir en lugares incapaces de sostenerlas, sin duda, explotarán de manera excesiva la pesca, la cosecha y el pastoreo. (Ver figura 20.1.) A inicios de este nuevo siglo es importante que reconozcamos que las metas económicas, ambientales y sociales están rela-

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones

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cionadas de manera estrecha, y que las políticas que desarrollemos deben reflejar esa interrelación. Una perspectiva miope acerca de los empleos, energía, transporte, vivienda o ecosistemas, como si no estuvieran relacionados entre sí, sólo producirá nuevos problemas, aunque intente resolver los antiguos. La formulación de las preguntas equivocadas es una forma segura de obtener respuestas mal encaminadas, que provoquen remedios de corto plazo para aliviar los síntomas, en lugar de curas para los problemas de largo plazo. Todo esto requerirá nuevos métodos para la toma de decisiones, que van desde el nivel local al internacional. Si bien, la tendencia no siempre es destino, a través de varios años se ha presentado un giro hacia una mayor colaboración en la toma de decisiones. Quizá tales estructuras de colaboración impliquen más gente y un rango más amplio de intereses en la formulación y elaboración de las políticas públicas. Se espera que esto mejore las decisiones, mitigue el conflicto y comience a contrarrestar las tendencias progresivas de pesimismo y apatía cívica que parecen estar creciendo. Los métodos de mayor colaboración en la toma de decisiones son difíciles y consumen mucho tiempo; por ello, las funciones típicas de todos los participantes deben cambiar. Para el gobierno, esto significará hacer uso de su poder para convocar, facilitar, y transformar de forma gradual su comportamiento mandatario en un comportamiento responsable y de apoyo para establecer metas, crear incentivos, monitorear el desempeño y proporcionar información. Por su parte, los negocios necesitan fomentar las habilidades para el diálogo con las comunidades y los ciudadanos, participar en la toma de decisiones de la comunidad y abrir sus propios valores, estrategias y desempeño a su comunidad y a la sociedad.

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Figura 20.2 Tendencia no es destino. Escenarios semejantes a los que se presentan en estas fotografías eran muy comunes en Norteamérica hace poco tiempo. Por fortuna, en su mayoría, hoy estas fotos sólo son de naturaleza histórica. El cambio positivo es posible. Asimismo, los abogados deben aceptar las cargas y restricciones de un diálogo racional construido sobre la confianza, y las comunidades necesitan crear un debate abierto e inclusivo acerca de su futuro. ¿Le parece demasiado idealista? Quizá lo sea, sin embargo, ¿dónde estaríamos sin una visión del futuro? Como lo dijimos anteriormente, tendencia no es destino. En otras palabras, somos capaces de cambiar sin importar el status quo. Quizá no existe un lugar donde esto sea más importante que en el mundo de la toma de decisiones ambientales. (Ver figura 20.2.)

Gobierno y administración ¿Quién permitió que esto sucediera? ¿Quién es el responsable de este problema? Estas son preguntas típicas que la gente se hace ante los problemas ambientales locales o el deterioro de las condiciones ambientales globales. Para la mayoría de las personas no es evidente quién está “a cargo” del ambiente o cómo se formulan las decisiones acerca del desarrollo, uso o administración de los ecosistemas. La administración se relaciona con las decisiones y la manera en que se formulan. Se refiere al ejercicio de la autoridad, al hecho de estar a cargo. Asimismo, se relaciona con los que toman las decisiones en todos los nive-

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les, por ejemplo, administradores y ministros gubernamentales, gerentes de negocios, propietarios, granjeros y consumidores. En resumen, la administración tiene que ver con quién es responsable, cómo sustenta su poder, y de qué manera rinde cuentas. De manera inevitable, la administración ambiental está relacionada con las instituciones, es decir, las organizaciones en las cuales muchas veces reside la autoridad. Éstas, comúnmente incluyen a los departamentos ambientales del gobierno, las agencias de agricultura, la extracción minera y a las instituciones encargadas de regular el ambiente. No obstante, la administración también abarca grupos de consejeros o de vigilancia, consejos corporativos, grupos de comercio y hasta grupos de especialistas privados y de defensores que ayudan a la formulación de políticas. Por lo tanto, la administración ambiental comprende el ámbito integral de las instituciones y prácticas de toma de decisiones que las comunidades utilizan para administrar su ambiente y controlar los recursos naturales. Algunas veces utilizamos el término administración de manera muy amplia para describir no sólo el proceso de toma de decisiones, sino también las acciones reales de administración que resultan, por ejemplo, dónde y cuándo talar o cómo limitar la pesca o distribuir los permisos de pastoreo. En otras palabras, en nuestra

experiencia cotidiana, enlazamos la administración ambiental y la administración de los ecosistemas, que es donde el impacto real de las decisiones se vuelve visible. Un error común es confundir la administración con el gobierno, conjunto de instituciones que normalmente están asociadas con la autoridad política. Es evidente que los gobiernos juegan un papel muy importante en la forma en que los ecosistemas se administran y los recursos naturales se explotan o se conservan. Las leyes nacionales y la infraestructura reglamentaria establecen las reglas formales para administrar los recursos naturales mediante el reconocimiento de la propiedad, los recursos minerales o el agua. También establecen los mandatos legales de las agencias gubernamentales autorizadas para la protección ambiental y la administración de recursos. Estas instituciones gubernamentales con frecuencia están asociadas con decisiones ambientales importantes y con la responsabilidad de administrar esos recursos naturales. Los gobiernos también actúan a nivel mundial (por medio de la Organización de las Naciones Unidas) para establecer las reglas del juego referentes a la contaminación, uso del agua, derechos de pesca y otras actividades que afectan los recursos y atraviesan las fronteras políticas. Uno de los aspectos más visibles de esta administración global ambien-

PARTE CINCO Contaminación y políticas

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tal es un amplio conjunto de tratados ambientales internacionales, como la Convención sobre la diversidad biológica, la Convención sobre la Ley del mar, y el Protocolo de Montreal para proteger la capa estratosférica de ozono. Las instituciones multinacionales como el Banco Mundial y la Organización Mundial de Comercio están asumiendo una importancia trascendental para el medio ambiente, en el contexto de una economía mundial progresivamente globalizada e interdependiente. Sin embargo, la administración ambiental va más allá de las acciones oficiales de los gobiernos. Algunas veces, las corporaciones esta conformadas por individuos que actúan en lugar del Estado para cosechar o administrar recursos. Por ejemplo, los estados pueden conceder concesiones forestales o mineras a compañías a cambio de una tarifa, y les conceden un amplio margen para cortar árboles, construir caminos o tomar otras decisiones importantes de uso de suelo. Asimismo, el gobierno puede privatizar funciones que alguna vez fueron públicas, como el suministro de agua, la electricidad o el tratamiento de aguas residuales, con lo que una vez más coloca en manos privadas una multitud de elecciones ambientales, desde la fijación de precios al agua a la construcción de plantas de energía. Las Organizaciones no Gubernamentales (ONG), como las organizaciones ambientales, grupos civiles, coaliciones de terratenientes, sindicatos y grupos vecinales, se han vuelto, desde hace algunas décadas, defensoras de mejores y más justas decisiones ambientales. Las acciones de los grupos de industriales, asociaciones comerciales y grupos de accionistas también influyen en la forma en que las compañías hacen negocios, ya que promueven u obstruyen procesos más limpios y mejores prácticas de responsabilidad ambiental o, incluso, señalan las obligaciones financieras de las prácticas comerciales que dañan al ambiente. La administración comprende nuestras elecciones y acciones individuales cuando éstas influyen en las grandes políticas públicas o afectan el comportamiento corporativo. El voto, el cabildeo, la participación en audiencias públicas, o la incorporación a un grupo protector del ambiente o a una organización vigilante, son formas habituales en que los individuos pueden intervenir en las decisiones ambientales. Nuestras acciones como consumidores son fuerzas poderosas de administración; por ejemplo, la elección de comprar productos amigables en términos ambientales, como la madera certificada, productos orgánicos o automóviles eficientes en

el uso de la gasolina, tiene un gran impacto sobre el comportamiento ambiental de los negocios mediante las fuerzas del mercado. Las elecciones de los consumidores algunas veces son tan poderosas como las regulaciones gubernamentales, ya que influyen en las decisiones de los negocios que afectan al medio ambiente.

Lecciones del pasado En el pasado cuarto de siglo, el patrón básico de la protección ambiental en las naciones económicamente desarrolladas había sido reaccionar a crisis específicas. Por ello, se establecieron instituciones, se aprobaron leyes, y se hicieron regulaciones en respuesta a problemas que ya estaban representando riesgos y costos sustanciales para el medio ambiente o para la salud pública. Estados Unidos no es la excepción en este asunto. La Agencia de protección ambiental de Estados Unidos (EPA) ha centrado casi toda su atención en los problemas presentes y pasados. La decisión política de establecer esta agencia se originó debido a una serie de problemas ambientales serios y muy publicitados como el incendio en el río Cuyahoga en Ohio, la contaminación en Los Ángeles, y la casi extinción del águila calva. Durante la década de 1970 y 1980, el Congreso promulgó una serie de leyes que intentaban resolver estos problemas, y a la EPA, creada en 1970, se le asignó la responsabilidad de hacer cumplir la mayoría de las leyes ambientales. A pesar del éxito en la corrección de una cantidad importante de problemas ambientales, se ha presentado un patrón continuo de no responder a éstos hasta que representen riesgos inmediatos o evidentes. Sin embargo, tales políticas no protegerán de manera adecuada los recursos en el futuro. La gente está reconociendo que las agencias y las organizaciones, cuyas actividades afectan al ambiente, deben anticiparse a los problemas futuros y realizar acciones para evitarlos. Una de las lecciones de historia ambiental más importantes que se aprendió en el pasado cuarto de siglo, es que no pensar en las consecuencias ambientales futuras de los cambios tecnológicos, económicos y sociales impone costos ambientales y económicos sustanciales que es posible evitar para las futuras generaciones.

Planeación del futuro En la actualidad, pensar en el futuro es más importante que nunca, ya que la acelerada tasa

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones

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de cambios está disminuyendo la distancia entre el presente y el futuro. El potencial tecnológico que parecía tan lejano hace sólo algunos años, ahora es obsoleto. Los desarrollos científicos y el flujo de información están marchando de manera vertiginosa. Por ejemplo, tan sólo hace 20 años, ¿quién se hubiera imaginado los teléfonos celulares, las computadoras activadas por voz, o el uso ampliamente difundido de Internet? De manera similar, los efectos ambientales de los cambios en la actividad económica global están afectando con mayor rapidez tanto a las naciones como a los individuos. Algunos ejemplos son: el colapso de la industria pesquera del bacalao en las provincias marítimas de Canadá y en el noreste de Estados Unidos; la amenaza a la industria del salmón en el noroeste del Pacífico de Estados Unidos y de Columbia Británica, Canadá; la severa contaminación del aire en México; y la escasez de agua potable segura en Rusia y China. Es importante pensar en el futuro debido a que el costo de evitar un problema es mucho mayor que el costo de resolverlo después. La experiencia estadounidense con la eliminación de residuos peligrosos proporciona un ejemplo claro. Sin lugar a dudas, algunas compañías privadas y de servicios federales han ahorrado dinero en el corto plazo al eliminar de manera inadecuada los residuos peligrosos, pero años después, esos ahorros fueron dilapidados por el costo de la limpieza de los sitios de disposición final. En ese caso, la previsión habría ahorrado miles de millones de dólares a las compañías de seguros, a la industria privada y al gobierno federal (o a los contribuyentes) y, al mismo tiempo, se reflejaría en una reducción a la exposición a los contaminantes y la ansiedad pública en las comunidades afectadas. La previsión ambiental ayuda a preservar el medio ambiente para las futuras generaciones. Cuando el comportamiento con el medio ambiente de una generación necesita algún remedio en el futuro, la deuda se lega a las siguientes generaciones, seguramente tal como los presupuestos fuera de balance del gobierno heredan una carga de deuda financiera. (Ver figura 20.3.) Los individuos de la generación presente pueden minimizar las deudas ambientales y financieras en que sus hijos incurrirán, siempre y cuando anticipen los problemas ambientales y tomen cartas en el asunto para prevenirlos. En la actualidad enfrentamos nuevas clases de problemas ambientales que son más complejos que los del pasado y, por lo tanto, demandan diferentes enfoques. Desde el primer Día de la Tierra en 1970, se han con-

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Figura 20.3

Deuda ambiental. Las preocupaciones de estos pescadores son provocadas por el colapso de la pesca del bacalao en el noreste de Estados Unidos y Canadá, y la pesca del salmón en el noroeste de estos países. Es una deuda ambiental de abuso y malos manejos que fue heredada de generaciones pasadas.

trolado la mayoría de las fuentes “puntuales” importantes de contaminación del aire y agua, grandes instalaciones industriales y sistemas de alcantarillado municipal, que una vez arrojaron residuos sin tratar en el aire, ríos y lagos. Las fuentes restantes de contaminación están muy difundidas: sedimento, pesticidas y fertilizantes que se escurren de la tierra de cultivo, petróleo, metales tóxicos pesados que se deslavan de las calles de las ciudades y de las autopistas; y la contaminación del aire por automóviles, parrillas exteriores y estufas en leña. La contaminación de estas fuentes no siempre se puede controlar con plantas de tratamiento de aguas residuales o por las mismas técnicas de regulación utilizadas para monitorear las emisiones de grandes industrias. Además, ahora existen problemas ambientales globales como la pérdida de la biodiversidad, la destrucción de la capa de ozono y el cambio climático. Estos problemas requerirán de la cooperación internacional. Por fortuna, estamos reconociendo que el control por sí solo de los contaminantes, sin importar qué tan exitoso sea, no logrará una economía sostenible desde el punto de vista ambiental, dado que muchos problemas globales están relacionados con el volumen de la población humana y la distribución desigual de recursos. Para los más favorecidos, durante los pasados 50 años se ha producido una calidad

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de vida sin precedentes en la historia de la humanidad. Para otras 3 mil millones de personas, hay mejoras sustanciales en sus estándares de vida, como incrementos significativos en la esperanza de vida, supervivencia infantil, alfabetización y acceso al agua potable segura. A pesar de este progreso, más de 20% de la población humana actual sigue viviendo en la pobreza, 15% padece hambre persistente y al menos 10% no tiene un hogar. Además, la brecha entre los muy ricos y los muy pobres está ensanchándose, con la clara pérdida de suelos en grandes regiones del mundo. A través de estos éxitos y fracasos, el desarrollo del hombre ha transformado el planeta. Asimismo, las actividades humanas duplicaron la tasa de fijación de nitrógeno del planeta, triplicaron la tasa de invasión por organismos exóticos, incrementaron cinco veces las cargas de sedimento en los ríos, y aumentaron sustancialmente las tasas naturales de extinción de las especies. Es evidente que en el futuro necesitaremos una visión muy diferente de la que predominó en nuestro pasado.

Definición del futuro En la actualidad, estamos progresando de un paradigma ambiental basado en la limpieza y el control hacia uno que incluya la evaluación, la anticipación y la prevención.

Tal avance está generando cambios como los que se mencionan a continuación. Los gastos para desarrollar tecnologías que impidan los daños ambientales están comenzando a rendir frutos. Las prácticas agrícolas son cada vez más ahorrativas y sostenibles. En tanto, los procesos de fabricación se están volviendo más eficientes en el uso de recursos, y los productos de consumo son diseñados teniendo en la mente la preservación del ambiente. Por otro lado, las infraestructuras que abastecen de energía, servicios de transporte y suministros de agua están utilizando los recursos de manera más eficiente y se están transformando en benéficas desde el punto de vista ambiental. Con los esfuerzos de corrección se ha logrado limpiar una gran porción de confinamientos de residuos peligrosos. Asimismo, nuestra capacidad de responder a los problemas emergentes están siendo apoyada por métodos más avanzados de monitoreo y por herramientas de análisis de datos que continuamente evalúan el estado del ambiente local, regional y global. Por último, estamos desarrollando formas eficaces de restaurar o recrear los ecosistemas que están muy dañados para preservar la salud y productividad de largo plazo de los recursos naturales. Esta tendencia continuará si estamos dispuestos a desarrollar políticas ambientales más enérgicas, implementar estrategias nuevas, y a coordinar las acciones de los sectores públicos y privados para el establecimiento de metas compartidas y de largo plazo. Una estrategia así debe incluir tres objetivos: el primero es articular una visión del futuro y establecer la función que la tecnología ambiental tendrá en la conformación de ese futuro. Esta visión debe estar construida a partir de una comprensión de las fortalezas y debilidades de las políticas y de las acciones pasadas. El segundo objetivo es definir las funciones de los diferentes individuos y organizaciones que son necesarias para implementar las metas. El tercer objetivo es trazar un curso a seguir mediante la oferta de sugerencias de metas estratégicas para todos los implicados en esta misión. En el largo plazo, la calidad ambiental no está determinada sólo por las acciones del gobierno, las industrias reguladas o las organizaciones no gubernamentales. Es principalmente el resultado de las decisiones y comportamiento de los individuos, familias, negocios y comunidades. En consecuencia, la magnitud de la conciencia ambiental y la fortaleza de las instituciones ambientales serán dos factores críticos que producirán cambios en la calidad ambiental del futuro.

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Presidente

Oficina de administración y presupuesto Coordinación y administración de la Agencia de presupuestos

Departamento de salud y servicios humanos

Departamento de justicia

Salud

Controversias ambientales

Departamento de energía Política energética Distribución del petróleo

Agencia de protección ambiental Aire y contaminación de agua Ruido Pesticidas Residuos sólidos Sustancias tóxicas

Oficina de la Casa Blanca Coordinación general de las políticas de la Agencia

Departamento del interior

Departamento de agricultura

Especies en peligro Energía Minerales Parques nacionales Terrenos públicos

Departamento de Estado

Departamento de comercio

Departamento del trabajo

Tratados ambientales internacionales

Vigilancia e investigación atmosférica y oceánica

Salud ocupacional

Conservación de los suelos Silvicultura

Departamento de vivienda y desarrollo urbano Vivienda Parques urbanos Planeación urbana

Departamento de la defensa Obras civiles de construcción Permisos de dragado y relleno Control de la contaminación de los servicios de defensa

Departamento de transporte Ruido de aeroplanos Tránsito masivo Contaminación por petróleo Camino

Departamento de seguridad nacional Seguridad nacional

Comisiones especiales y corporaciones Comisión de regulación nuclear Otorgamiento de licencias y regulación de la energía nuclear

Figura 20.4 Principales agencias del poder ejecutivo.

Autoridad del Valle de Tennessee Generación de energía eléctrica

Se muestran las principales agencias del poder ejecutivo con su respectiva responsa-

bilidad ambiental.

Un público educado y consciente que actúe a través de instituciones sensibles a nivel local, nacional e internacional, servirá como un agente activo para evitar los problemas ambientales futuros, sin importar cuáles sean. Las instituciones ambientales, que son fortalecidas con el apoyo de un público informado, tendrán una función crítica en la implementación y diseño de respuestas nacionales e internacionales para asuntos emergentes. En prospectiva, está creciendo el consenso en cuanto a que en los próximos 50 años veremos un mundo en donde la gente estará más conglomerada, más conectada y consumirá más que en cualquier época de la historia humana. El ambiente natural en que esas personas vivirán, estará más alterado que nunca antes. Casi estamos seguros de que será mucho más caliente, más contaminado y menos rico en especies. En años recientes, varias de esas tendencias han generado una buena cantidad de análisis, bajo encabezados de “globalización” y “cambio climático”. Asi-

mismo, se ha hecho menos énfasis en la transición fundamental de la forma en que han crecido las poblaciones humanas: ahora, las tasas de incremento poblacional están descendiendo en casi todas las regiones del mundo, con ello se espera que la cantidad de gente en el planeta disminuya de 10 a 11 mil millones para finales del siglo XXI, alcanzando casi 9 mil millones. Aún así, es la mitad de la cuenta actual proyectada para el año 2050. Si esta transición fructifica hacia una población estable, podrá transformar los desafíos que representan el desarrollo humano ambientalmente sostenible y la forma en que la gente los percibe. Por primera vez en la historia moderna, las personas podrían enfocarse en cuestiones como el incremento de la sostenibilidad y la calidad, y no sólo en la cantidad de la vida humana. ¿El camino hacia la estabilización en la población también podría ser una transición hacia una sostenibilidad en la cual la gente que viva sobre la Tierra durante el próximo medio siglo satisfaga sus

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones

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necesidades mientras nutre y restaura los sistemas que soportan la vida del planeta? Estas son cuestiones que aún necesitan ser contestadas.

Desarrollo de políticas ambientales en Estados Unidos La política es el principio general que guía a los poderes de gobierno: legislativo, ejecutivo y judicial, en la administración de los asuntos públicos. La legislatura (Congreso) está encauzada a la conformación y declaración de la política nacional mediante la aprobación de leyes, lo cual es lo mismo que la promulgación de leyes. La función del Ejecutivo (presidente) es hacer que la ley se cumpla, mientras el que el poder judicial (el sistema

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Proceso legislativo

La idea original se convierte en proyecto de ley

Forma final de la ley (propuesta reescrita)

Emisión de una carta de “estimado colega” para conseguir copatrocinadores

El legislador acepta patrocinarla

Audiencias de la subcomisión

Remitida a la subcomisión

La comisión regente programa un debate de piso

La comisión completa le da la forma fina

La comisión completa le da la forma final

Debate de piso en Asamblea legislativa y enmiendas del Senado Aprobada

Veto

Comisión completa (por lo general no hay audiencias)

Remitida a la comisión

Rechazada

Si falla

Comisión completa (por lo general para audiencia)

El proyecto de ley se presenta a la Asamblea legislativa y al Senado

De regreso al Senado para confirmación

Conferencia de la comisión para conciliar diferencias

Veto para desestimar mayoría de 2/3

Figura 20.5 Aprobación de una ley.

Esta imagen ilustra la ruta de un proyecto de ley en el Congreso de Estados Unidos, desde la organización hasta que se convierte en ley. Como se puede ver, el proceso no es rápido.

de tribunales) interpreta la ley cuando surge una disputa. (Ver figura 20.4.) Cuando el Congreso considera que cierta conducta está en contra de la política y del bien públicos, aprueba la legislación en forma de actos o estatutos. De manera específica, el Congreso controla, regula o prohíbe actividades que entran en conflicto con la política pública e intenta promover el comportamiento deseable. Mediante la legislación, el Congreso regula el comportamiento, selecciona agencias para la implementación de nuevos programas y establece lineamientos para los procedimientos generales. Cuando el Congreso aprueba una legislación ambiental, también declara y configura la política ambiental de la nación, por lo tanto, cumple su función de generador de políticas. (Ver figura 20.5.)

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Hace 90 años, el ex presidente de Estados Unidos, Teddy Roosevelt, declaró que defender al país en tiempos de guerra es casi lo mismo que “dejar una tierra aún mejor para nuestros descendientes que lo que es para nosotros”. Sin embargo, los asuntos ambientales en los que Roosevelt creyó firmemente, no se volvieron asuntos políticos importantes hasta el inicio de la década de 1970. Si bien, la publicación de 1962 de Rachel Carson, Silent Spring, es considerada como el principio del moderno movimiento ambiental, el Primer Día de la Tierra, el 22 de abril de 1970, quizá fue el acontecimiento que puso a funcionar el engranaje. En 1970, como resultado de una creciente preocupación pública acerca del deterioro ambiental, las ciudades nubladas por la contaminación, los ríos incen-

diados, las vías fluviales taponadas por aguas residuales sin tratar, muchas naciones, incluyendo Estados Unidos, comenzaron a tomar en cuenta los problemas más obvios y serios del medio ambiente. Las encuestas indicaron que el Día de la Tierra de 1970 originó un cambio permanente en las prioridades nacionales. En el momento de la encuesta, en mayo de 1971, 25% del público estadounidense declaró que la protección del ambiente era una meta importante, lo cual representa un incremento de 2500% por encima de la proporción de 1969. Durante la década de 1970 fueron promulgadas muchas piezas importantes de legislación ambiental en Estados Unidos. Además, el porcentaje del presupuesto discrecional gastado en recursos naturales y cuestiones ambientales creció de manera significativa (ver figura 20.6). Debido a que muchos de los problemas ambientales identificados resultaban inmediatos y obvios, fue relativamente fácil determinar qué se debía hacer y convocar a los políticos implicados. (Ver tabla 20.1.) Por lo general se reconoce a Estados Unidos como un innovador ambiental en la década de 1970, ya que sus leyes e instituciones ambientales se convirtieron en modelos para muchos otros países. En el liderazgo ambiental que sustenta Estados Unidos también ha sido importante su preponderancia en el crecimiento de las organizaciones no gubernamentales en materia ambiental. Los grupos ambientalistas fueron ayudados por las enmiendas a las leyes fiscales que hacen relativamente fácil que los grupos se constituyan como organizaciones sin fines de lucro, aunque estén implicados en actividades de cabildeo. Esto les proporciona importantes beneficios, como la posibilidad de recibir contribuciones que para el donante son deducibles de impuestos y las tasas favorables de franqueo para llegar a todo el público. Los grupos ambientalistas acuden tanto al público en general como a grandes instituciones financieras privadas para obtener donaciones; también son elegibles para recibir concesiones y contratos gubernamentales. Asimismo, los grupos ambientalistas de Estados Unidos ganaron el importante derecho de representación en los tribunales para entablar demandas a nombre de los intereses que defienden. Mediante estos nuevos derechos, los grupos ambientalistas se han profesionalizado y diversificado cada vez más. El desarrollo de una comunidad fuerte de las ONG ambientales en la década de 1970 y la capacidad de realizar investigación sobre estos

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temas ayudó a Estados Unidos a encabezar el desarrollo de políticas ambientales y la investigación ambiental en la década de 1980. No obstante, en esa década se presentó una reacción violenta por parte del sector industrial en Estados Unidos contra los éxitos reglamentarios de la comunidad ambiental. Por lo tanto, a pesar de que Estados Unidos quizá cuenta con la comunidad de ONG ambientales más fuerte del mundo, está a la cabeza del mundo en cuanto a la investigación ambiental, y es el mayor exportador de equipo para el control de la contaminación, entró a la década de 1990 con un registro ambiental poco alentador. Además, justo en el momento en que el movimiento ambiental estaba comenzando a repuntar, también empezó a menguar. Cuando la crisis energética amenazó con estancar la economía norteamericana a principios de la década de 1970, las preocupaciones ambientales rápidamente se desvanecieron. Para 1974, el presidente Gerald Ford propuso acelerar un programa de prés-

Tabla 20.1

G.H.W. Johnson Nixon Ford Carter Reagan Bush Clinton G. Bush 5%

4%

3%

1963

1974 1977 1981

1989 1993

2001

Figura 20.6 Proporciones del gasto ambiental. Se ha incrementado la participación del gasto presupuestal discrecional en recursos naturales y el ambiente; sin embargo, está disminuyendo la cantidad de dólares federales disponibles para el gasto discrecional. Fuente: Conservation in Practice, vol. 4, núm. 2, primavera de 2003.

Principales leyes ambientales y de conservación de recursos en Estados Unidos

Conservación de la vida silvestre Ley de conservación del pez Anadromus, 1965 Ley de la foca peluda, 1966 Ley del sistema nacional de refugios de vida silvestre de 1966, 1976, 1978 Ley de la conservación de las especies de 1966, 1969 Ley de protección de mamíferos marinos de 1972 Ley de santuarios, investigación y protección marina de 1972 Ley de especies en peligro de extinción de 1973, 1982, 1985, 1988, 1995 Ley de administ. y conserv. de la indust. pesq. de 1976, 1978, 1982, 1996 Ley para el estudio de la protección y conservación de las ballenas de 1976 Ley de mejoramiento de los peces y de la vida silvestre de 1978 Ley para la conservación de los peces y la vida silvestre de 1980, (ley anticaza) Enmiendas a la Ley de la foca peluda, 1983 Uso y conservación de la tierra Ley de pastoreo Taylor, 1934 Ley de vida silvestre, 1964 Ley de la producción sostenible de uso múltiple, 1968 Ley de ríos escénicos y silvestres, 1968 Ley nacional de sistemas de caminos, 1968 Ley de administración de zonas costeras nacionales, 1972, 1980 Ley de administración de reservas forestales, 1974, 1976 Ley de recursos renovables de bosques y pastizales, 1974, 1978 Ley de administración y políticas para los terrenos federales, 1976 Ley de administración de los bosques nacionales, 1976 Ley de conservación del agua y del suelo, 1977 Ley de restitución y control de la superficie de explotación minera, 1977 Ley de conservación del Antártico, 1978 Ley estadounidense de vida silvestre en peligro, 1978 Ley de conservación de tierras de interés nacional de Alaska, 1980 Ley de recursos de barrera costera, 1982 Ley de seguridad de alimentos, 1985 Ley de emergencia para recursos de humedales, 1986 Ley estadounidense de conservación de humedales, 1989 Ley de desarrollo costero, 1990 Ley de protección del desierto de California, 1994 Ley de reforma y mejoras para la agricultura federal, 1996 General Ley de política ambiental nacional (NEPA, por sus siglas en inglés), 1969 Ley de protección ambiental internacional, 1983

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1969

Energía Ley de conservación y política energética, 1975 Ley nacional de energía, 1978, 1980 Ley de energía del noroeste, 1980 Ley de conservación nacional de la energía de aparatos eléctricos, 1987 Ley de políticas energéticas, 1992 Calidad del agua Ley de basura, 1899 Ley de calidad del agua, 1965 Ley de planeación de recursos acuíferos, 1965 Leyes federales de control de la contaminación del agua, 1965, 1972 Ley de desecho en el océano, 1972 Ley sobre agua potable segura, 1974, 1984, 1996 Ley de agua limpia, 1977, 1987 Acuerdo de control de sustancias tóxicas en los Grandes Lagos, 1986 Ley de programas críticos para los Grandes Lagos, 1990 Ley de prevención y responsabilidad de derrames petroleros, 1990 Calidad del aire Ley de aire limpio, 1963, 1965, 1970, 1977, 1990 Control de ruidos Ley de control del ruido, 1965 Ley de comunidades silenciosas, 1978 Administración de residuos sólidos y recursos Ley para la disposició final de residuos sólidos, 1965 Ley de recuperación de recursos, 1970 Ley de recuperación y conservación de recursos, 1976 Ley de reducción de residuos, 1990 Sustancias tóxicas Ley de control de sustancias tóxicas, 1976 Ley de recuperación y conservación de recursos, 1976 Ley integral de respuesta, compensación y responsabilidad ambiental (Superfondo), 1980, 1986, 1990 Ley de políticas de residuos nucleares, 1982 Pesticidas Ley de alimentos, medicamentos y cosméticos, 1938 Ley federal de control de insecticidas, fungicidas y raticidas, 1972, 1988 Ley de protección a la calidad de los alimentos, 1996

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tamo para la excavación petrolera y de gas en altamar. Aún más pronunciado fue un giro en la política ambiental en la década de 1980 durante la administración Reagan. El ex vicepresidente Walter Mondale era afecto a que el Presidente Ronald Reagan “prefiriera tomar un contaminante de almuerzo que ir a la Corte”. Es decir, durante la primera mitad de la década de 1980, el ambiente no fue una prioridad en la administración Reagan. Sin embargo, el periodo de 1970 a 1990 produjo algunos logros muy tangibles en cuanto a las políticas ambientales. Entre los cambios más visibles y cuantificables está la expansión de áreas protegidas. Durante este periodo, los parques federales en Estados Unidos, sin considerar Alaska, se incrementaron de 800 000 hectáreas (2 millones de acres), a 10.5 millones (25.9 millones de acres). En Alaska, 18.3 millones adicionales de hectáreas (45 millones de acres) fueron protegidas, con lo que el total de hectáreas del estado ascendieron a más de 232 millones (573 millones de acres). También, la extensión de las vías fluviales incluidas en el sistema nacional de ríos escénicos y silvestres se incrementó más del doble, a casi 15 000 km (9 300 millas). Sin embargo, a finales de la década de 1980 comenzó a surgir una nueva conciencia y preocupación ambiental como tema de trascendencia política. Esto se debió en parte a una cantidad importante de problemas ambientales altamente visibles que se presentaban cada noche en las noticias. Por ejemplo, tuvieron gran impacto en el público las imágenes de residuos tóxicos (incluyendo los desperdicios de hospitales, como jeringas usadas) depositados sobre las playas de Estados Unidos, así como las aguas prístinas de Alaska cubiertas de petróleo procedente del derrame del Exxon Valdez. Una vez más, el público reaccionó mediante sus organizaciones ejerciendo presión en el sistema político y, como en la década de 1970, los políticos comenzaron a responder. Por primera vez en la historia de Estados Unidos, el medio ambiente se volvió un tema clave en una campaña presidencial. En 1988, los registros ambientales de los dos principales candidatos fueron debatidos acaloradamente. El ambientalismo fue evolucionando como un tema público trascendente. Para las elecciones presidenciales estadounidenses de 1992, el ambiente fue establecido como un tema fundamental de campaña, una tendencia que continúa en la actualidad. En muchos aspectos el movimiento ambientalista de las décadas de 1970 y 1980 alcanzó la madurez en la década de 1990. Se ha dicho que los políticos siempre alteran la

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ciencia. Además, la preponderancia de los temas y la voluntad política determinan dónde se gasta el dinero. A mediados de la década de 1990 se hizo patente que la voluntad política en Estados Unidos para resolver los problemas ambientales se encontraba a la alza. Sin embargo, a finales de 1980 se comenzó a desarrollar una reacción violenta o una actitud antiambientalista entre algunos sectores de la población estadounidense. Una organización de varios cientos de estos grupos se volvió popular con el nombre de Movimiento de uso sabio. La mayor parte del financiamiento para esta coalición proviene de diferentes intereses, como los de la industria maderera, petrolera y carbonífera, los desarrolladores de bienes raíces y los hacendados. Los folletos del uso sabio argumentan que la extinción es un proceso natural y que algunas especies no están destinadas a sobrevivir. Se considera que la táctica de relaciones públicas del movimiento es la formulación de temas económicos y ambientales complejos en términos simples y con chivos expiatorios que benefician a sus partidarios corporativos. En el Pacífico noroeste, por ejemplo, el movimiento se ha instalado en una supuesta “batalla” entre la supervivencia de los búhos manchados y las familias de trabajadores que dependen de la tala de madera antigua. La frase “Trabajos contra búhos” suena bien, pero no es lo más importante. El problema real es mucho más complicado.

La naturaleza cambiante de las políticas ambientales Desde hace casi cuatro décadas las encuestas de opinión pública realizadas en Estados Unidos han revelado regularmente mayorías, de más de 80%, a favor de mantener o fortalecer legislaciones para el aire y agua limpios. Si la gente vota a favor del ambiente o no, y probablemente muchos no lo hagan, seguirán queriendo que el ambiente sea protegido y mejorado. Sin embargo, se debe observar que la mayoría de las encuestas muchas veces reflejan actitudes y no necesariamente acciones. Por ejemplo, digamos que usted apoya leyes ambientales más estrictas, lo cual no siempre se traduce en acciones individuales como la compra de productos ambientalmente “amigables”, reciclaje activo, o apoyo a impuestos más elevados para la regulación gubernamental del ambiente. Si bien el público apoya la protección del medio ambiente, la década de 1990 también fue testigo de una disminución de participantes en las principales organizaciones

ambientales. Para 1998, el descenso en las membresías de estas organizaciones obligó al despido del equipo de trabajo y al cierre de oficinas. Una parte importante del problema con los grandes grupos ambientalistas se atribuye a que han crecido dentro de grandes burocracias y, en el proceso, han provocado que muchos individuos preocupados por el ambiente pierdan la confianza. Aunque muchas de las más grandes organizaciones ambientalistas establecidas siguen decayendo poco, se están creando muchas organizaciones locales, más pequeñas y nuevas o se están expandiendo, muchas veces como respuesta a las amenazas ambientales en sus propias comunidades. Se calcula que casi 7 000 organizaciones ambientalistas locales están activas en Estados Unidos. Asimismo, en muchas universidades los programas de estudios ambientales están expandiéndose tanto en los niveles de maestría como de licenciatura. Los estudiantes no sólo están interesados en los programas de reciclaje o en las plantas de energía nuclear, sino que se están enfocando en temas más amplios. El problema principal es lograr la sostenibilidad de largo plazo y los cambios fundamentales en la sociedad que esto provocaría.

Políticas y regulación ambiental Las leyes ambientales no son un fenómeno reciente. Desde 1306, Londres adoptó un reglamento que limitaba la incineración de carbón para prevenir la degradación de la calidad del aire local. Esas leyes se volvieron más comunes con la creación de muchas fuentes de contaminación del aire y agua debido a la creciente industrialización en todo el mundo. En Estados Unidos, las leyes ambientales muchas veces evolucionaron a partir de reglamentos aprobados por gobiernos locales. Los funcionarios de pueblos y ciudades que estaban interesados en proteger la salud pública, promulgaron leyes locales que limitaban las actividades de los ciudadanos con el fin de procurar el bien común. Por ejemplo, con el propósito de tener un “aire saludable”, muchas comunidades promulgaron reglamentos en la década de 1880 para regular la quema de basura dentro de los límites de la ciudad. Los problemas de salud pública fueron la base sobre la que se formularon las leyes ambientales de la actualidad.

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La legislación ambiental en Estados Unidos está regida por la legislación administrativa. La legislación administrativa es un concepto relativamente nuevo, desarrollado durante el siglo XX. En 1946, el Congreso aprobó la Ley federal de procedimientos administrativos. Con este acto se designaron los procedimientos generales para que las agencias federales ejercieran sus facultades en la formulación de reglamentos, de declaración y de ejecución de leyes. Ésta es un área de la legislación de rápida expansión y define la manera en que las organizaciones gubernamentales, las agencias, consejos y comisiones desarrollan e implementan los programas de regulación que están autorizados por ley a crear. Algunas de las agencias federales estadounidenses que tienen una gran influencia en las decisiones ambientales incluyen la Agencia de protección ambiental, el Consejo sobre calidad ambiental, el Servicio nacional forestal y el Buró de administración de tierras. La Ley administrativa se aplica tanto a las agencias gubernamentales como a todas aquellas que son afectadas por las acciones de estas agencias. En Estados Unidos, muchos programas federales ambientales son administrados por los estados bajo la autoridad de leyes federales y estatales que están relacionadas. Los estados muchas veces difieren en gran medida del gobierno federal y cada uno tiene una manera de interpretar, implementar y ejecutar las leyes federales. Además, cada estado tiene sus propios lineamientos administrativos que gobiernan y definen la forma en que las agencias estatales actúan. No obstante, todas las acciones de las agencias federales deben cumplir con la Ley de procedimientos administrativos de 1946. La Ley nacional de políticas ambientales (NEPA, por sus siglas en inglés) fue promulgada en 1969 y firmada por el presidente Richard Nixon el día de Año Nuevo de 1970. Se trata de un estatuto general diseñado para institucionalizar dentro del gobierno federal el interés por la “calidad del medio ambiente”. La NEPA también ayuda a promover la conciencia ambiental entre todas las agencias federales, y no sólo entre aquellas anteriores a esta ley pero que habían considerado los factores ambientales en su planeación y toma de decisiones. Hasta 1970, la mayoría de las agencias federales actuaron con base en su autoridad, sin considerar los impactos ambientales de sus acciones. Sin embargo, en la década de 1960, el Congreso comenzó a estudiar seriamente los problemas de contaminación, ya que se descubrió que el gobierno federal era una causa importante en la degradación ambiental y al mismo tiempo una fuente trascendente

de la actividad regulatoria. Por ello, todas las acciones del gobierno federal ahora caen bajo la NEPA. La NEPA obliga a las agencias federales a considerar las consecuencias ambientales de sus acciones antes de implementar una propuesta o recomendación. Esta ley tiene dos propósitos: en primer lugar, asesorar al presidente acerca del estado del ambiente de la nación; y en segundo lugar, crear un consejo de consultoría denominado Consejo de calidad ambiental (CEQ, por sus siglas en inglés). El CEQ traza las directrices de cumplimiento de la NEPA. También aporta al presidente, consejos expertos y coherentes acerca de las políticas y problemas ambientales de la nación. Entre 1970 y 1977, el CEQ sirvió sólo como un consejo consultivo para el presidente. Sin embargo, en 1977, a través de una orden ejecutiva, el presidente Jimmy Carter garantizó la autoridad del CEQ para emitir regulaciones. Estas leyes establecen detalles para materias ampliamente abordadas por la NEPA. El CEQ aplica a todas las agencias federales con excepción del Congreso, los tribunales y el presidente. La NEPA ha sido poco interpretada por los tribunales federales. Como resultado, muchos estados han promulgado leyes estatales de protección ambiental mucho más estrictas (SEPA, Stronger State Environmental Protection Acts). Hoy, el análisis de la NEPA se lleva a cabo como parte de casi toda recomendación o propuesta de acción federal. Esto incluye no sólo acciones de las agencias del gobierno federal sino también acciones de estados, municipios locales y corporaciones privadas. Por lo tanto, la NEPA es la expresión del Congreso en la misión de acordar los medios a través de los cuales el gobierno federal, con la guía del CEQ, alcanzará los objetivos de su política nacional ambiental. Además de la aprobación de la NEPA, la década de 1970 presenció una serie de promulgaciones de leyes ambientales nuevas. Como la Ley de recuperación y conservación de recursos (RCRA), la Ley de respuesta integral de compensación y obligación ambiental (CERCLA), y la Ley de aire limpio (CAA). Todas estas leyes están diseñadas para identificar problemas que el Congreso considera que deben corregirse para proteger la salud humana, el bienestar y el ambiente. La protección de la salud humana, el bienestar y el ambiente es la política nacional que el Congreso decidió promover. Por ejemplo, bajo la NEPA, la política nacional es “promover los esfuerzos que prevendrán o eliminarán los daños al ambiente y a la biosfera y estimu-

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones

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larán la salud y bienestar (de los humanos)”. De manera similar, bajo la Ley de aire limpio, la política es “proteger y mejorar la calidad de los recursos del aire de la nación, así como promover la salud pública, el bienestar y la capacidad productiva de su población”. Cada uno de los estatutos anteriores declara la política nacional sobre temas ambientales y aborda distintos problemas. También autorizan el uso de algunas o de todas las funciones administrativas antes discutidas, como la formulación de reglas, la declaración, la ejecución administrativa, civil y penal, las demandas de los ciudadanos y la revisión judicial. (Ver figura 20.7.) El Congreso estableció la Agencia de protección ambiental en 1970 como la agencia principal para la implementación de los estatutos. Las funciones administrativas otorgan poder a la EPA, a los estados y a los ciudadanos para asumir la responsabilidad de hacer cumplir los diferentes programas. Estas funciones administrativas no sólo configuran la Ley ambiental, sino que también controlan las operaciones diarias de las industrias reguladas y las agencias autorizadas para proteger el ambiente. A la fecha, muchas leyes ambientales reflejan la idea de que los problemas ambientales se localizan en el tiempo, espacio y medios (es decir, aire, agua, suelo). Por ejemplo, muchos confinamientos de residuos peligrosos en Estados Unidos han sido “limpiados” simplemente enviando la suciedad contaminada a otro lugar, lo cual, lejos de resolver el problema crea el peligro de incidentes durante la remoción y transportación. Por lo tanto, la regulación ambiental se ha centrado sobre un fenómeno específico adoptando el enfoque denominado “comando-y-control”, en el cual las autoridades descentralizadas están implementando legislaciones y regulaciones altamente específicas y restrictivas para alcanzar fines muy definidos. Tales regulaciones por lo general tienen estándares muy estrictos, muchas veces obligan el uso de tecnologías específicas de control de emisiones, y comúnmente definen el cumplimiento en términos de requerimientos de “final de la tubería”. (Ver figura 20.8.) En Estados Unidos, algunos ejemplos incluyen la Ley de agua limpia (la cual se aplica sólo a aguas superficiales), la Ley de aire limpio (calidad de aire urbano), y la Respuesta integral ambiental, la Ley de responsabilidad y compensación (Superfondo), la cual aplica a sitios específicos de rellenos sanitarios y confinamientos controlados. Si se implementan de manera apropiada, los métodos de comando y control son muy

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Opciones de ejecución de la EPA 1. Carta de advertencia • Describe una supuesta violación • Esboza una acción que debe ser llevada a cabo para remediar – Fecha límite para el cumplimiento acción de ejecución – Permitir una oportunidad para discutir la situación

2. Orden administrativo • Requiere que cierta actividad cese, o • Requiere el cumplimiento para una cierta fecha, o • Requiere que ciertos exámenes sean llevados a cabo • Concede derechos – Responde mencionando defensas u objeciones – Derecho a dialogar con la EPA

3. Acción de autorizaciones • Revocar o modificar el permiso existente • Busca agregar condiciones a los permisos que están siendo negociados

4. Ejecución civil • De prohibición • El resarcimiento monetario varía según el estatuto por violación, por día

5. Procedimientos penales • Multas • Encarcelamiento

Figura 20.7 Opciones de ejecución de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. Las opciones de ejecución de la Agencia de protección ambiental estadounidense varían desde una carta de advertencia hasta una sentencia de prisión. Fuente: Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, Oficina de ejecución, Washington, D.C.

Críticas a la regulación ambiental • Naturaleza poco realista de las regulaciones • Fracaso para usar los incentivos del mercado • Asignación inadecuada de responsabilidad por la contaminación • Daño desproporcionado a pequeños negocios • Estándares basados en la tecnología en lugar de basados en el desempeño • Mentalidad “negocios frente a ambiente”

Figura 20.8

Críticas a la regulación ambiental. Si bien algunas de las críticas están

siendo atendidas, otras necesitan ser estudiadas y analizadas. Fuente: Agencia de protección ambiental estadounidense, Oficina de ejecución, Washington, D.C.

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efectivos para tratar problemas ambientales específicos. Por ejemplo, los ríos como el Potomac y el Hudson en Estados Unidos, ahora se encuentran mucho más limpios como resultado de la Ley de agua limpia. (Ver figura 20.9.) Sin lugar a dudas, este enfoque también ha funcionado bien cuando se trata de sustancias peligrosas, como la prohibición del plomo tetraetilo en la gasolina estadounidense. En 2003, la Oficina de presupuesto y administración de la Casa Blanca reportó que, entre 1992 y 2002, los beneficios sociales de las regulaciones de la Agencia de protección ambiental tuvieron más peso que los costos del cumplimiento ambiental. Después de analizar los costos y beneficios de 107 regulaciones promulgadas por el gobierno federal a través de las agencias, la Oficina de administración y presupuesto encontró que los beneficios totales de las regulaciones federales fueron de tres a cinco veces más grandes que los costos totales. Los beneficios fueron estimados entre 146 mil y 230 mil millones de dólares anuales, mientras que los costos fueron estimados entre 36 mil y 42 mil millones de dólares anuales. Entre las regulaciones del gobierno que han sido evaluadas, la mayoría de los beneficios cuantificados fueron atribuidos a reglamentos para el aire limpio emitidos por la EPA en cumplimiento con las enmiendas de 1990 a la Ley de aire limpio. En particular, la Oficina de administración y presupuesto observó cuatro regulaciones de la EPA que reportan altas tasas de beneficio en relación con el costo: dos que limitan la materia particulada y las emisiones NOX de motores de trabajo pesado, una que limita las emisiones de vehículos de trabajo ligero y, por último, una que restringe la liberación de dióxido de azufre como parte de las disposiciones para la lluvia ácida de la Ley de aire limpio. Estas cuatro reglas proporcionan beneficios de 101 mil a 119 mil millones de dólares anuales, con costos de sólo 8 mil a 8 800 millones de dólares al año. Además de analizar las regulaciones in situ, la Oficina de presupuesto y administración también emite directrices sobre la forma en que las agencias federales deben analizar sus propias regulaciones en el futuro. También recomienda más énfasis tanto en los análisis de costo-beneficio como en los de costo-efectividad, la evaluación más sistemática de los factores de beneficios y costos que no pueden cuantificarse o expresarse en dólares (es decir, impactos sobre la privacidad y el entorno natural), más uso de análisis formal para la formulación de reglas importantes donde la ciencia subyacente es incierta,

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a)

b)

Figura 20.9 Efecto del método comando y control. La calidad ambiental de los ríos ha mejorado de manera drástica durante los pasados 30 años, como resultado directo de la Ley de agua limpia. a) Un río visiblemente deteriorado en Nueva Inglaterra en la década de 1970. b) Un Río Hudson ambientalmente saludable a finales de la década de 1990. y mayor acceso público a documentos donde se analizan las regulaciones.

Reverdecimiento de la geopolítica La política ambiental o “verde” emergió desde una condición minoritaria para convertirse en un movimiento político en muchas naciones. Temas como el suministro de agua y la contaminación transfronteriza, la lluvia ácida y el cambio climático global, han servido para reforzar el surgimiento de la política verde. Las inquietudes acerca del ambiente no se limitan a las naciones en vías de desarrollo. Un tratado firmado en Suiza en 1989 limita lo que las naciones más pobres denominan terrorismo tóxico: uso de sus tierras por países más ricos como tiraderos de su desperdicio industrial. En 1990, más de 100 naciones en vías de desarrollo demandaron un “diálogo con el mundo desarrollado” sobre “la protección del ambiente”. Como se planteó en el capítulo 2 de esta obra, la Cumbre para la Tierra en Río de Janeiro reunió a cerca de 180 gobiernos para abordar las inquietudes ambientales del mundo y en 1997 la Conferencia sobre el calentamiento global en Kyoto reunió a casi 120 naciones. A pesar de que el Protocolo de Kyoto, el tratado global que limitaría las emisiones de gases invernadero, aún tiene que ratificarse, parece inevitable algún tipo de regulación.

El Protocolo de Kyoto debe ser ratificado al menos por 55 países, incluyendo aquellos responsables de 55% de las emisiones mundiales, antes de que pueda entrar en vigor. La primera parte de dicho requerimiento se ha cumplido, 120 naciones han ratificado el tratado. La segunda parte está pendiente porque se espera la decisión de Rusia, que produce 17.4% de las emisiones de gas invernadero globales; por su parte, Australia y Estados Unidos optaron por no participar. Pero sin importar el destino del Protocolo de Kyoto, los países y regiones participantes, como la Unión Europea, Canadá, Dinamarca y China, ya comenzaron a desarrollar sus propios programas de regulación para el control de las emisiones de estos gases. Aun sin el consenso del Congreso, muchos estados de la Unión Americana han presionado con diversas iniciativas. California creó la primera ley de la nación para regular las emisiones de dióxido de carbono de los automóviles hasta el modelo 2008. Asimismo, 10 estados del noreste anunciaron su intención de llegar a un acuerdo, para abril de 2005, sobre un plan para el sistema regional que limitaría las emisiones de dióxido de carbono de las plantas de energía. Los estados de Nueva Inglaterra y algunas provincias del este de Canadá adoptaron el plan a fin de reducir sus emisiones de gas invernadero a los niveles de 1990 para 2010, y a niveles más bajos después; en tanto, Maine ha puesto esta meta en términos legislativos. Por otro lado, Nueva Jersey se comprometió a reducir para 2005, 3.5% las emisiones del estado a los niveles de 1990 y también han firmado acuerdos con

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grandes empresas de servicios y con 56 colegios y universidades para reducir las emisiones por debajo de los niveles de 1990. Y el estado de Washington recientemente anunció su intención de unirse a Oregon y California a fin de reducir el gas invernadero. El interés ambiental también es un factor importante en las relaciones internacionales. Muchos líderes del mundo ven en los problemas ambientales, de salud y de los recursos naturales, la corriente principal de la política. Este sentido de urgencia y causa común respecto del ambiente está provocando la cooperación en algunas áreas. Ahora, la degradación ecológica en todas las naciones es percibida como la afectación inevitable en la calidad de vida. La sequía en África y la deforestación en Haití han provocado grandes cantidades de refugiados, cuya migración genera tensión dentro y entre las naciones. Así, del Nilo al río Grande surgen conflictos sobre los derechos del agua. Mientras que el crecimiento de megaciudades en el mundo en vías de desarrollo representa áreas de conflictos civiles potenciales. Grandes cantidades de personas provocan una gran demanda de servicios sociales y recursos naturales. El gobierno de la República de Maldivas se ha comprometido con las naciones industrializadas para reducir su producción de gases invernadero, con el temor de que las capas de hielo polar puedan derretirse e inundar esta nación insular. El progreso económico en las naciones en vías de desarrollo también conlleva la posibilidad de tensión internacional y peligro ambiental. China, con 21% de la población

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y de los funcionarios locales y estatales. Estas rectificaciones conllevan un método de membresía que incluye importantes aportaciones de fondos federales para ayudar a los servicios de agua, en especial a miles de pequeños sistemas, a cumplir con la ley. Esto significa que la renovada SDWA está más enfocada en lo que en De acuerdo con la Asociación estadounidense de plantas acuíferas, las enun inicio se intentaba alcanzar. Por ejemplo, en lugar de requerir que la EPA miendas de 1996 a la Ley sobre agua potable (SDWA, por sus siglas en inestablezca estándares para 25 nuevos contaminantes cada tres años, sin glés) equivalen a una reestructuración radical de las enmiendas de 1986. Los considerar la necesidad o la amenaza real a la salud pública (en algunos cacambios fueron planteados con una sos, se argumentó, que este requerimiento impidió la protección de la salud pública porque desvió recursos de las necesidades más críticas), las escasa participación de las comunienmiendas a la ley se concentran en los esfuerzos de la EPA para regular dades reguladas. Sin embargo, las los contaminantes que, como ya se sabe, representan riesgos para la salud enmiendas de 1996 fueron formuy requieren tanto del análisis de costo beneficio como de evaluaciones de ladas con importantes contribucioriesgo antes de establecer nuevos estándares. La ley también permite que nes de los abastecedores de agua la EPA adopte regulaciones temporales para los contaminantes si éstos representan amenazas urgentes o de emergencia para la salud. Asimismo, la ley suministra millones de dólares para financiar nuevas investigaciones; vincula el agua de fuente con el agua potable (y establece un sistema de administración estatal diseñado para impedir que el agua potable se contamine desde las primeras instancias); autoriza un nuevo sistema de recompensas federales a los estados que permitan que los servicios de agua pidan préstamos para actualizar sus sistemas; y requiere que los sistemas de agua proporcionen a los clientes información actualizada cada año y expliquen las fuentes y la calidad del agua que proporcionan. Se ha expresado que las enmiendas de 1996 son buenas para el público y también para la industria del agua potable. Ahora, la ley está provista de mayor flexibilidad, más responTodos tenemos derecho a tomar agua limpia y segura. sabilidad estatal, más enfoques cooperativos y se logra a través de membresías.

La transformación de la naturaleza de la regulación ambiental: la Ley de agua potable segura

mundial, posee la tercera reserva de carbón recuperable más grande del mundo. Si la actual campaña de “modernización” de China tiene éxito, este auge será fortalecido por el carbón, con el posible detrimento integral del planeta. (Ver figura 20.10.) Algunos expertos estiman que el mundo en vías de desarrollo, que en la actualidad produce un cuarto de todas las emisiones de gas invernadero, podría ser responsable de casi dos tercios de éstas en la mitad del siguiente siglo. Sin embargo, estas naciones han indicado en repetidas ocasiones que no están preparadas para desacelerar su propio crecimiento económico y ayudar a compensar las décadas de problemas ambientales ocasionados en gran medida por el mundo industrializado. Además, algunas naciones en vías de desarrollo se resisten a la acción ambiental debido a que ven la oportunidad de mejorar su poder de negociación con los donadores extranjeros de ayuda y con los banqueros internacionales. En áreas donde las naciones más pobres nunca tuvieron una ventaja estratégica, ahora pueden tener una ventaja ecológica. En

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términos ecológicos, las condiciones podrían ser más igualitarias que nunca antes en lo concerniente a lo económico o militar. La seguridad nacional quizá ya no sólo se trate de fuerzas de lucha y arsenales. Cada vez se relaciona más con cuencas acuíferas, tierras de cultivo, bosques, clima y otros factores que pocas veces son considerados por los expertos militares y líderes políticos pero que, cuando se consideran en conjunto, merecen ser vistos como cruciales para la seguridad de la nación al igual que los factores militares. Es interesante el hecho de que la Organización del Tratado del Atlántico Norte (OTAN) ha establecido una oficina para tratar los asuntos ambientales y científicos, y el Departamento de defensa estadounidense ha creado un Departamento de seguridad ambiental. En el año 2000, un dique que sostenía millones de litros de aguas residuales mezcladas con cianuro se rompió durante una operación de extracción de oro en el noroeste de Rumania, lo cual envió una mortal y contaminada corriente que fue transportada por agua a través de la frontera húngara y corriente abajo

del segundo río más grande de la nación. El cianuro separa el oro de la mina, y las aguas residuales mezcladas con cianuro procedentes de las operaciones de extracción muchas veces se almacenaron en lagunas confinadas por diques. Después de devastar la parte superior del río Tisza, la liberación de cianuro y de metales pesados en 50 km (30 millas), se derramó en el río Danubio al norte de Yugoslavia. Por último, el flujo contaminado se filtró en el delta del Danubio en el Mar Negro, a más de 1 000 km (620 millas) tres semanas después del derrame. Los científicos de toda Europa advirtieron que el accidente podría dejar a la parte superior del Tisza y al cercano río Somes un legado de envenenamiento durante varios años si los metales pesados se dejan por mucho tiempo en los sedimentos del río. La Academia de ciencias húngara señaló que 90% del agua que ingresa a los subafluentes de los ríos en Hungría fluye a través de Rumania, Ucrania, Eslovaquia y Austria. Varias minas, plantas químicas, refinerías petroleras y otras fuentes de contaminantes rodean esos subafluentes. Por ello, el gobierno

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Figura 20.10 Problemas en vías de desarrollo. Si la “modernización” actual de China continúa, el auge estará impulsado por el carbón, que a su vez se asocia con el posible detrimento del planeta.

húngaro afirma que la administración de la seguridad ambiental no se puede detener en las fronteras; además, ha interpuesto demandas buscando el resarcimiento monetario en contra de las operaciones de extracción de oro del lago Baia-Mare, y amenazó con entablar una demanda en contra del gobierno rumano para recuperar los costos de limpieza. El accidente acumuló tensiones bilaterales: los funcionarios rumanos acusaron al lado húngaro de exagerar la medida del daño, mientras que los húngaros afirmaron que los rumanos estaban minimizando el derrame. El problema de la seguridad ambiental continúa desarrollándose en el diálogo entre estas dos naciones. La atención cada vez mayor en el ambiente como un asunto de política exterior y seguridad nacional es sólo el principio de lo que será necesario para evitar problemas en el futuro. El obstáculo más grande quizá lo representen los intereses económicos y políticos establecidos de manera sólida en las naciones más avanzadas del mundo. Si los norteamericanos desean detener la oferta de madera dura proveniente de una frágil jungla o las pieles de especies en peligro, tendrán que detener la demanda de muebles decorativos y abrigos de pieles. Si desean preservar la vida silvestre de las intrusiones de la industria petrolera, entonces tendrán que encontrar fuentes alternativas de energía y utilizar todos los combustibles de manera más eficaz.

Lo que realmente se necesita es la autodisciplina por parte de los que más tienen en el mundo y asistencia cada vez mayor para los que menos tienen. En el mundo actual, miles de millones de personas viven en un grado de pobreza que los obliga a destruir al ambiente sin considerar su futuro. Además, sus gobiernos muchas veces están tan lesionados por las deudas internacionales como para hacer frente a los costos de corto plazo de la seguridad ambiental. William Ruckelshaus, antiguo administrador de la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos, cree que un histórico nuevo rumbo está al alcance. Si los países del mundo industrializado y del mundo en vías de desarrollo hicieran lo que deben, afirma, el cambio resultante representaría una “modificación de la sociedad comparable en escala a la Revolución Agrícola de la era neolítica y a la Revolución Industrial de hace dos siglos”. Pongamos esto en otra perspectiva que se pueda comparar con entornos más cercanos. Según cálculos conservadores, se espera que la población de Estados Unidos se duplique en los siguientes 50 años. Es posible argumentar, entonces, que con el doble de las personas proyectadas para 2050, será necesario duplicar la infraestructura estadounidense total en los próximos 50 años, lo cual se traduce en: el doble de carros, camiones, aeropuertos, aviones, estacionamientos, calles y autopistas; el doble de casas y edificios de apartamentos; el doble de rellenos sanitarios, plantas de tratamiento de aguas residuales, instalaciones de tratamiento de residuos peligrosos, y químicos (pesticidas y herbicidas) para la agricultura; en resumen, el doble de casi todo. Según este escenario, en los próximos 50 años será necesario desarrollar y encargarse de una cantidad de tierra de cultivo y campo escénico igual al total que ya se desarrolló en los pasados 200 años. (Ver figura 20.11.) Las megaciudades como Nueva York y Los Ángeles duplicarán su tamaño, y se desarrollarán muchas más ciudades de ese tipo. En resumen, esta visión no es muy atractiva. ¿Qué pasa con las áreas silvestres, los lugares remotos y silenciosos, y el hábitat para aves cantadoras y acuáticas y otras criaturas silvestres? ¿Qué pasará con nuestra calidad de vida? Otra forma de pensar en el futuro estaría relacionada con lo que se mencionó anteriormente acerca de la analogía entre la agricultura y la Revolución Industrial. Si esto se traduce en un futuro de cambios profundos, en el que virtualmente todo cambiará. Este futuro de grandes transformaciones también será una oportunidad fenomenal y excitante. Se trata de

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una época en la cual cultivaremos, construiremos y nos transportaremos de maneras completamente nuevas. Esta visión del futuro bien podría llamarse la Revolución Ambiental.

Terrorismo y medio ambiente El estudio del terrorismo ambiental requiere la comprensión de las motivaciones, la identificación de las vulnerabilidades y riesgos así como buscar soluciones efectivas. En una época en que la población del mundo está creciendo, la base de los recursos existentes (agua, energía, suelos) se está ampliando para abastecer a más personas y ser consumida a una tasa más rápida. Al aumentar el valor y la vulnerabilidad de estos recursos, también se incrementa su atractivo como objetivos terroristas. Los terroristas muchas veces eligen sus objetivos debido a lo que éstos representan, tal es el caso de los edificios del gobierno y los rascacielos. Aunque la regla es competir por la cantidad de daños a largo plazo que se pueden infringir sobre un país, los recursos ambientales también se deben considerar como en riesgo. El terrorismo ambiental se define como el uso ilegal de la fuerza en contra de los recursos naturales, de manera que se pueda privar a las poblaciones de sus beneficios o destruir la propiedad de otros. Desde hace varias décadas se han emprendido varios tipos de terrorismo ambiental, desde la guerra hasta actos perpetrados por individuos o pequeños grupos. Los efectos de la guerra en el ambiente son catastróficos. Por su naturaleza, la guerra es destructiva y el ambiente se convierte en una víctima. Si bien los efectos de la guerra sobre el medio ambiente nos han acompañado durante siglos, el conflicto de 19901991 en el Golfo Pérsico fue testigo de una nueva función del ambiente en la guerra: su degradación como arma. El término de ecoterrorismo se aplicó al uso del petróleo como arma por el antiguo líder iraquí Saddam Hussein. Irak descargó un estimado de 1 100 millones de litros (290 millones de galones) de petróleo crudo en el Golfo Pérsico desde la terminal de mar de la isla de Kuwait. El derrame del petróleo, producto de la descarga, fue el desastre más grande del mundo, más de 30 veces mayor al tamaño del desastre del Exxon Valdez de 1989 en Alaska (ver figura 20.12a). Es muy probable que Saddam Hussein haya planeado el derrame para bloquear los

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Figura 20.11 Opciones y compensaciones para el nuevo siglo.

A menos que nos volvamos más creativos en áreas como el transporte y el uso de suelo, será necesario desarrollar, tan sólo en Estados Unidos, en los siguientes 50 años, una cantidad de tierra de cultivo y de campo escénico equivalente a la desarrollada durante los pasados 200 años.

planes aliados de una invasión anfibia a Kuwait, pero quizá también estaba tratando de cerrar las plantas de desalinización del lado del mar que proporcionaban gran parte del agua dulce a la provincia oriental de Arabia Saudita. Cualquiera que haya sido el objetivo militar o político, el efecto ambiental fue mucho mayor. Las aguas del Golfo Pérsico, las líneas costeras y las islas están salpicadas con arrecifes de coral, pantanos con manglares, y camas de pasto marítimo vivo donde viven un sinfín de especies únicas de pájaros, peces y mamíferos marinos. Además, el golfo está aislado, sólo cuenta con una salida estrecha el estrecho de Hormuz, a lo ancho de sólo 55 km (34 millas). Por ello, le lleva hasta cinco años limpiarse. Muchas de las especies de la región, como un el delfín de nariz de botella, la vaca marina, la tortuga verde y la golondrina del Mar Caspio, ya están clasificadas como en peligro. El derrame petrolero de la Guerra del Golfo de 1991 proporcionó oportunidades para monitorear los efectos de la mancha de petróleo en organismos marinos y comunidades bióticas. A pesar de los efectos devastadores en los hábitats costeros como los pantanos salinos en Arabia Saudita, las investigaciones de la posguerra muestran que la recuperación de estos hábitats ha sido

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relativamente rápida. Para 1997, varios hábitats costeros habían logrado una diversidad de normal a 60%. A pesar de las fluctuaciones considerables en la población, los estudios de las aves costeras de la posguerra también sugieren que no hay un declive general en las poblaciones de estas especies cuando se comparan con los niveles de población anteriores a la guerra. No obstante, el destino de largo plazo y los posibles efectos ecológicos del petróleo sumergido y enterrado bajo los sedimentos siguen siendo inciertos. Otro acto de terrorismo que se llevó a cabo durante la guerra de Irak-Kuwait fue el incendio intencional de cientos de pozos petroleros en Kuwait. (Ver figura 20.12b.) La contaminación del aire debido a la quema de petróleo cubrió una amplia área. Tomó varios meses extinguir los incendios que siguieron a la guerra. Emplear el daño ambiental como arma de guerra es un concepto atemorizante. Las consecuencias ambientales de tales actos de ecoterrorismo no serán entendidas por completo durante años. Ningún acto de terrorismo ambiental es tan dramático como aquellos de la Guerra del Golfo de 1991. También están documentados algunos actos que afectan a una región en particular, como en julio de 2000, cuando

los trabajadores en la planta química Cellatex al norte de Francia descargaron 3 000 litros (793 galones) de ácido sulfúrico en el río Meuse porque les negaron los servicios de salud. Por desgracia, las inquietudes por el uso de armas químicas y biológicas como medio de terrorismo se están volviendo muy reales después de los eventos del 11 septiembre de 2001 en Nueva York. Sin embargo, el uso de tales armas no es nuevo. Durante la Guerra de Vietnam, un defoliante denominado agente naranja fue muy utilizado. Durante la Primera Guerra Mundial, varios químicos se utilizaron como gas venenoso. La historia está repleta de ejemplos del uso tanto de armas químicas como biológicas. No obstante, existe una gran diferencia entre las armas químicas y las biológicas. Las armas biológicas son organismos que ocurren naturalmente y que ocasionan enfermedades. Los dos ejemplos más comunes son las bacterias Bacillus anthracis (ántrax), la cual produce una toxina, y el virus que causa la viruela, una enfermedad altamente infecciosa. La bacteria del ántrax produce esporas que le permiten vivir en un estado latente en el suelo. Cuando se utiliza como arma, las esporas ingresan a los pulmones, donde son trans-

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IRAK

AFRICA IRÁN

KUWAIT Golfo Pérsico OMÁN ARABIA SAUDITA

BAHRAIN

Océano Índico

QATAR U. A. E.

b)

a)

Figura 20.12 Ecoterrorismo.

a) El Golfo Pérsico fue víctima del terrorismo ambiental durante la Guerra del Golfo de 1991. b) Los pozos petrolíferos

fueron incendiados en Kuwait. Fuente: Programa de las Naciones Unidas para el desarrollo (PNUD).

portadas a la sangre y al sistema inmune. Las esporas se activan, se reproducen en grandes cantidades y liberan una toxina devastadora que es letal para las células. Si se liberan suficientes esporas, el ántrax puede ser fatal. La historia de las armas biológicas es larga. Casi tan pronto como los humanos pudieron fabricar flechas, las sumergían en las heces de los animales para envenenarlas. El Imperio Romano empleó animales muertos para contaminar los pozos de agua de sus enemigos. Esta práctica ha sido común en muchas guerras de Europa, en la Guerra Civil estadounidense y hasta en el siglo XX. En el siglo XV, el conquistador español Francisco Pizarro dio ropa contaminada con el virus de la viruela a los nativos de Sudamérica. El Lord inglés Amherst continuó con esta práctica a finales del siglo XVIII, difundiendo viruela entre los nativos americanos durante la guerra indo-francesa al darles sábanas que habían sido utilizadas en un hospital para enfermos de viruela. Las armas químicas son veneno, como el gas mostaza y los gases nerviosos, como el gas sarín. En la Primera Guerra Mundial, el gas venenoso se usó tanto en los frentes occidentales como en los orientales de 1915 a 1918. El gas cloro fue de los más venenosos y el más utilizado. Este gas quema y destruye el tejido

pulmonar. Sin embargo, el cloro no es un químico extraño, ya que la mayoría de los sistemas municipales de agua lo utilizan para matar bacterias. Las armas químicas modernas son fabricadas con agentes que tienen un poder mucho mayor, lo cual significa que se necesita menos sustancia para matar el mismo número de personas. En estas armas se utilizan las clases de químicos encontrados en los insecticidas. Por lo tanto, cuando usted asperja su jardín o césped con un químico para controlar ácaros, en esencia está liberando una batalla química en contra de estos insectos. En 1972, 103 países firmaron la Convención sobre armas biológicas (BWC, por sus siglas en inglés), la cual prohibió el desarrollo y uso de armas químicas y biológicas. A pesar de ello, se sabe que varios países han desarrollado armas biológicas después de la convención. La BWC permite la investigación para la defensa, como las vacunas en contra de las armas biológicas. En 2001, Estados Unidos anunció que estaba desarrollando una nueva forma de ántrax para la investigación de defensa. El control de un agente biológico es la parte más problemática de la utilización de armas biológicas y una de las razones más importantes de que no hayan sido muy utilizadas. Las bacterias y los virus no discriminan

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entre un aliado o un enemigo, y el llamado efecto boomerang, es decir, el agente biológico afecta a quienes lo liberan, es un problema potencial. Aun así, el uso de los agentes químicos y biológicos para actividades terroristas en años recientes es muy alarmante. Por fortuna, transformar materiales nucleares, biológicos o químicos en armas utilizables no es tan fácil. En primer lugar, usted tendría que adquirir o fabricar cantidades suficientes del agente letal. En segundo lugar, usted tendría que dirigirlo al objetivo. Y en tercer lugar, tendría que detonarlo o hasta dejarlo en el entorno para que en realidad lograra dañar a muchas personas. De las tres clases de armas de destrucción masiva, las basadas en compuestos químicos deben ser las más fáciles de elaborar. Sus ingredientes muchas veces están disponibles comercialmente, y sus técnicas de fabricación son bien conocidas. Como se mencionó, estas armas han sido utilizadas en guerras reales, de manera que su desarrollo también es comprendido. Las armas biológicas son tramposas, pero las armas nucleares son aún más tramposas. Los gérmenes necesarios para incubarse son difíciles de diseminar; además, la fabricación y la detonación de un dispositivo nuclear son extremadamente complicadas.

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Se han realizado varios intentos para el contrabando de materiales nucleares fuera de la ex Unión Soviética. Hasta la fecha, la policía y los oficiales de aduana han incautado, en su mayoría, residuos nucleares de bajo grado, los cuales no podrían ser transformados en una bomba atómica adecuada; en cambio, con una cantidad suficiente, un grupo terrorista podría construir un dispositivo para difuminar contaminación radiactiva en un área. Aunque es obvio que la guerra es dañina para el medio ambiente, en algunas circunstancias se argumenta lo contrario. Por ejemplo, el conflicto armado (o su amenaza) algunas veces es benéfico para el ambiente. La zona desmilitarizada entre Corea del norte y Corea del sur es una larga zona montañosa, con junglas y humedales de 250 km (155 millas) no tocados por los humanos desde 1953. Ahora es el hogar de la vida silvestre que está extinta en los demás lugares de la península. Las minas terrestres colocadas durante las guerras civiles en África desalentaron a los cazadores y permitieron que las especies de caza crecieran sanamente en áreas donde antes ya habían desaparecido. En Congo, la anarquía ha impedido que las compañías mineras y las empresas madereras se dispersen en las áreas silvestres subsistentes del país. A pesar de que muchos grandes animales han sido matados por soldados armados, investigaciones aéreas recientes sugieren que los rinocerontes del Congo han sobrevivido bien al conflicto; también subsisten alrededor de 6 000 elefantes. Sin lugar a dudas, la gente del Congo preferiría menos anarquía, aunque esto signifique menos elefantes. Pero el hecho rescatable es que cuando los hombres están ocupados matándose unos a otros, algunas veces la naturaleza sale ganando.

Política ambiental internacional Si debe haber una guerra, dejemos que sea en contra de la contaminación ambiental, la contaminación nuclear, la contaminación química; en contra de la destrucción del suelo y de los sistemas acuíferos; en contra de llevar a la gente lejos de sus tierras como refugiados ambientales. Si debe haber una guerra, dejemos que sea en contra de aquellos que asaltan a las personas y a otras formas de vida para obtener un beneficio a expensas de la capacidad de la naturaleza para sustentar la vida. Si debe haber una guerra, dejemos

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que las armas sean sus manos curativas, las manos en la juventud del mundo en defensa del ambiente. Mustafa Tolba Ex secretario general del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) Existen muchas instituciones que abordan el ambiente global. En la Organización de las Naciones Unidas (ONU), 21 diferentes agencias tratan con problemas ambientales. Además de la ONU, el Banco Mundial (BM) y otras instituciones encargadas del desarrollo económico juegan un importante papel en la implementación de políticas y proyectos que afectan al ambiente global. Las instituciones o tratados relacionados con el comercio, como la Organización Mundial de Comercio (OMC) y el Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN) también afectan al ambiente global. Aun cuando existen ejemplos de iniciativas exitosas, las organizaciones internacionales no han sido capaces de alcanzar un progreso significativo al revertir la degradación del medio ambiente global. Existen varias razones para esto. Algunas iniciativas fracasan debido a que están controladas por la desigualdad de opiniones respecto de los intereses en conflicto, que no se pueden conciliar entre sí sobre todo en temas complejos. Un ejemplo de esto es la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), ya que bajo sus políticas sólo se ha logrado un progreso mediocre en cuanto al manejo de la pesca y agricultura globales. La FAO ha dado seguimiento a las estadísticas sobre las reservas pesqueras; sin embargo, dado que la mayoría de las industrias dedicadas a la pesca explotan este recurso por encima de su capacidad, esta organización no ha trabajado para desarrollar sistemas que conserven las reservas pesqueras, y los gobiernos individuales continúan estableciendo cuotas de captura por encima de los niveles sostenibles. Otras instituciones no han tenido éxito debido a que son resultado de fusiones o sólo son responsables de actividades específicas y, por lo tanto, son incapaces de abordar temas integrales por su propia cuenta. El Banco Mundial, por ejemplo, aporta directrices para manejar la contaminación del aire o la preservación de la biodiversidad sólo para los proyectos de desarrollo que utilizan sus fondos. Incluso, otras instituciones han fracasado en el intento de dar los pasos iniciales para

entretejer las políticas que garanticen la permanencia de sus programas ambientales. Por ejemplo, la Organización Mundial de Comercio se enfoca en temas comerciales pero tiene que confrontar el nexo comercio-crecimiento económico sostenible y ambiente. La coordinación internacional y resolución política son necesarias si se desea que las metas de preservar y proteger el ambiente global se realicen. Un paso hacia esa dirección fue la Conferencia de las Naciones Unidas de 1972 en Estocolmo, Suecia. Ésta fue la primera conferencia internacional que abordó específicamente las preocupaciones ambientales globales. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, un departamento especial de las Naciones Unidas que aborda problemas ambientales, se desarrolló a raíz de esa conferencia. Por otro lado, la Conferencia de las Naciones Unidas sobre la Ley del mar produjo una convención integral que abordó muchos de los temas concernientes a la jurisdicción de las aguas oceánicas y al uso de los recursos oceánicos. Este tratado es visto por muchos como un modelo de protección ambiental internacional. Los resultados positivos son evidentes en la aplicación de acuerdos sobre control de la contaminación, protección de mamíferos marinos, seguridad en la navegación y otros aspectos. En cuanto a los temas sobre la explotación de las profundidades oceánicas, en especial de los nódulos de manganeso, hasta la fecha, muchas naciones industrializadas como Alemania y Estados Unidos no han ratificado el tratado. Más de 150 tratados ambientales globales se han negociado desde el comienzo del siglo XX. Además, al menos 500 acuerdos bilaterales están ahora en vigor en lo concerniente a temas ambientales transfronterizos. Estos acuerdos por lo general abordan temas individuales, como el de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre cambio climático o la Convención sobre el comercio internacional de especies en peligro de la flora y fauna silvestres. La historia ha mostrado que la mayoría de los acuerdos existentes son poco ambiciosos o están conformados de tal manera que producen pocas acciones concretas. Sin embargo, existen varias convenciones y tratados internacionales exitosos. El Tratado Antártico de 1961 preserva esta región para la investigación científica pacífica y prohíbe todas las actividades militares en la región. La Convención sobre contaminación transfronteriza del aire de largo alcance de 1979 fue el primer acuerdo multilateral sobre la conta-

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Estándares ISO para los sistemas de administración del medio ambiente La Organización internacional para la normalización (ISO, por sus siglas en inglés) fue establecida en 1947 en Ginebra, Suiza, para promover el desarrollo voluntario de estándares que facilitarían el comercio internacional. ISO es una organización no gubernamental conformada por organismos de estándares nacionales de más de 100 países. Desde su formación, ISO ha desarrollado más de 10 000 estándares que rigen productos, como el tamaño del papel, el formato de las tarjetas de crédito y los símbolos de los tableros de instrumentos automotrices. Los estándares ISO aseguran que los productos compartan características uniformes sin importar dónde sean producidos. A finales de la década de 1970, el escenario de los estándares ISO comenzó a cambiar. Si bien los estándares de los productos ayudaron a asegurar que productos específicos se desempeñaran como era esperado, no se ocuparon de las operaciones ni de las instalaciones que los fabricaban. Los comités ISO comenzaron a trabajar en una serie de estándares de administración de calidad conocida como ISO 9000. Los estándares ISO 9000 fueron diseñados para asegurar que las instalaciones tuvieran in situ procesos de administración competentes, así como la capacidad de fabricar productos de alta calidad sin importar que las condiciones de los negocios pudieran cambiar. Miles de organizaciones en Europa, Asia y Estados Unidos rápidamente adoptaron esos estándares. A principios de la década de 1990 ISO comenzó a trabajar sobre una serie de normas de administración ambiental. Sin embargo, algunos líderes de negocios y gobiernos temían que los estándares nacionales de administración ambiental que estaban en desarrollo en Inglaterra, Irlanda, Francia y España, así como los estándares de la Unión Europea, crearan barreras no planeadas para el comercio nacional, ya que cada país desarrollaría sus propios requerimientos (potencialmente desiguales) de fabricación. Como parte de los preparativos para la Conferencia de las Naciones Unidas sobre medio ambiente y desarrollo en Brasil en 1992, líderes de negocios solicitaron a ISO como una guía en el desarrollo de negocios sostenibles. Esta tarea, combinada con el éxito de ISO 9000, hizo que en 1992 esta organización estableciera subcomités que trabajaran en los aspectos de la administración ambiental, como los sistemas de administración ambiental (SAA), auditorías, etiquetamiento, así como evaluación del desempeño y del ciclo de vida. El trabajo de estos comités produjo una serie de normas conocida como la serie 14000, publicada a principios de 1996. El primero de estos estándares, ISO 14001, estableció un criterio para los SAA. Es el único estándar en las series 14000 en el cual una instalación puede ser certificada como un SAA que cumple con el criterio ISO. El Instituto americano de estándares nacionales representa a Estados Unidos en la ISO. El trabajo sobre la ISO 14000 se lleva a cabo bajo los auspicios del Grupo de asesoría técnica de Estados Unidos, el cual comprende organizaciones de negocios, gubernamentales, de defensores ambientales y académicas. El Grupo asesor actualmente está trabajando en los cambios propuestos para el ISO 14001, la primera revisión desde su publicación. Algunas áreas adicionales en debate incluyen requerimientos de

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ISO 14001 para el cumplimiento de las regulaciones y la revelación publica de información.

Resumen de ISO 14001 de la Organización internacional para la normalización Objetivos de la política

Requerimientos

Mejorar el desempeño ambiental

Los administradores deben establecer un procedimiento para identificar los impactos ambientales de las “actividades, productos y servicios” sobre los que tengan control. Deben establecer metas específicas y cuantificables para reducir los impactos que estimen “importantes” y los programas para alcanzar esas metas. Los trabajadores deben estar conscientes de su contribución personal a esos impactos.

Cumplimiento de las regulaciones

Los administradores deben establecer una política ambiental que incluya un compromiso para cumplir las regulaciones, establecer los procedimientos que les informarán de sus obligaciones legales y, con el cumplimiento presente, establecer objetivos y metas. Sin embargo, no se requiere la obediencia real a las regulaciones.

Prevención de la contaminación

ISO 14001 requiere “compromiso” con la “prevención de la contaminación”, definida para incluir el control de la contaminación.

Desempeño de auditorías

Las auditorías deben conducirse de manera rutinaria para identificar y corregir violaciones al sistema; también deben incluir una evaluación del programa de acatamiento de las regulaciones de la instalación.

Revelar información al público

La única información que debe ser revelada es la política ambiental de una instalación.

Fuente: Organización internacional para la estandarización (ISO omité técnico 207, Subcomité 1 “Sistemas de administración ambiental-Especificación con guía de uso” (Ginebra, 1996).

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Examen general a una organización internacional: La Comisión Ballenera Internacional Los primeros registros de caza de ballenas se pueden rastrear cientos de años atrás, en el siglo XII en la bahía de Vizcaya, España. Durante el apogeo de la caza de ballenas en la década de 1930, 85% de ésta ocurrió en el Antártico, y en 95% de estas capturas dominaron Noruega e Inglaterra. Debido al posible agotamiento de las reservas balleneras, el problema de estos mamíferos como un recurso de propiedad común ocupó el primer plano. Cuando un recurso es propiedad común, los usuarios individuales no tienen derecho alguno a éste, ni pueden impedir que otros compartan su explotación. Estas doctrinas de libertad de mares y recursos de propiedad común datan de los tiempos romanos y han sido utilizadas constantemente por los países como un argumento para justificar la pesca excesiva de las reservas de ballenas en siglos anteriores. En vista de la necesidad de llevar datos estadísticos sobre las poblaciones de diferentes especies de ballenas y, a petición del Consejo internacional para la explotación de los mares, Noruega estableció el Buró de estadísticas internacionales de la caza de ballenas en 1930, para manejar los problemas de la caza de esta especie. Esto eventualmente condujo al anteproyecto y firma de la Convención internacional para regular la caza de ballenas en 1931. La convención “se aplicó a todas las aguas... pero sólo era útil para la ballena barbada” y proporcionó exenciones para la subsistencia aborigen de la caza de ballenas. Esta convención tuvo poco efecto en la cantidad de ballenas cazadas debido a que naciones importantes como Alemania y Japón incumplieron las reglas. En 1930, un nuevo anteproyecto de convención fue llevado a efecto e incluyó a países como Noruega, Reino Unido y Alemania. En 1946, Estados Unidos convocó a la Conferencia ballenera internacional (IWC, por sus siglas en inglés) para abordar los problemas de la caza de esta especie después de la Segunda Guerra Mundial. Las medidas que esta conferencia determinó consistieron en proteger por completo ciertas especies de ballenas, especificar determinados santuarios balleneros, establecer límites en el número de ballenas cazadas, decidir cuándo se cerrarían y abrirían las temporadas de caza, especificar el tamaño y edad de las ballenas que podrían cazarse. Es importante apuntar que la mayoría de las naciones que eran miembros originales de la IWC eran naciones balleneras y no tenían un interés real en proteger a esta especie para preservar la diversidad biológica. Durante los primeros años, la formación y las acciones de IWC fueron motivadas sólo por el aspecto económico. La poca efectividad de la IWC para controlar el sacrificio de poblaciones de ballenas continuó hasta la década de 1970, hasta que las organizaciones no gubernamentales orientadas al medio ambiente comenzaron a ganar la batalla. Pronto, millones de personas en el mundo estaban cantando “salvemos a las ballenas” y comenzaron a demandar que la IWC aprobara una moratoria para poner punto final a la caza de estos mamíferos. No obstante, Japón, Noruega, la ex Unión Soviética, Islandia, Chile y Perú formaron una

minación del aire y el primero en implicar a todas las naciones del occidente y oriente de Europa y Norteamérica. El Protocolo de Montreal de 1987 sobre sustancias que destruyen la capa de ozono estratosférica aborda el problema de la capa protectora de ozono.

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poderosa coalición de veto para controlar el voto en la IWC y derrotar cualquier medida que fuera dañina para la industria de la pesca ballenera. Al advertir que no se podría influir en el voto de la IWC, Estados Unidos comenzó a idear una nueva estrategia. Para asegurar una moratoria de la pesca ballenera en la IWC, los países no balleneros de las naciones en vías de desarrollo, que superaban el número de los países balleneros, fueron introducidos en la comisión. El Estado que lideró este grupo de nuevos miembros fue la nación insular de Seychelles. A pesar de las amenazas económicas por parte de Japón, Seychelles se mantuvo firme y ejerció presión para lograr la moratoria, que eventualmente fue aprobada por la IWC en 1982. A pesar de que muchos creían que ésta era la victoria final en la lucha por terminar con la caza de ballenas, la guerra continuó. Las naciones como Noruega e Islandia amenazaron con abandonar la IWC y eventualmente lo hicieron. Otras naciones buscaron cómo escapar de la moratoria y continuaron matando grandes cantidades de ballenas. Hoy en día, el futuro tanto de la moratoria como de la IWC es incierto. Por ejemplo, Japón sostiene algunas reuniones con naciones en vías de desarrollo para ponerlas de su parte con promesas de ayuda económica. Otras naciones como Noruega están rehusándose a permanecer bajo el dominio de la IWC y a la declaración de que pondrán fin a la caza de ballenas. Con una disminución en la capacidad de Estados Unidos para influir en la IWC, quizá la única esperanza para las ballenas en el futuro sea el cambio de actitud del público japonés hacia la matanza de esta especie.

A pesar de los esfuerzos de la Comisión ballenera internacional, las ballenas no están a salvo de ser sacrificadas.

El objetivo del Protocolo de Montreal, acordado en 1987, era reducir de manera progresiva la fabricación y uso de compuestos químicos que destruyen la capa de ozono estratosférica que protege a la Tierra (ver capítulo 17). Desde su adopción hace más de una

década, 160 países ya son parte de esta convención, lo cual representa más de 95% de la población de la Tierra. La producción y consumo de clorofluorocarbonos (CFC), tetracloruros de carbono, halones y cloroformo se ha ido reduciendo en los países desarrollados

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mediante programas establecidos para su uso en países en vías de desarrollo. En 1999, los países en vías de desarrollo pusieron fin a la producción y consumo de CFC, con la eliminación planeada para 2010. Para finales de la década de 1990, comenzó a disminuir la concentración de algunos CFC en la atmósfera, y las predicciones son que la capa de ozono podría recuperarse para mediados de este siglo. Entre muchas razones, tres de estos logros ameritan atención: • Acuerdo global sobre la naturaleza y seriedad del tratado. Aun los escépticos más estrictos no pueden negar la existencia del agujero en la capa de ozono estratosférico en el Antártico, que fue llevado por primera vez a la atención internacional por científicos británicos en 1985. Entonces, se entendió que las emisiones de las sustancias que devastaban la capa de ozono estaban poniendo en peligro nuestras vidas y las de las futuras generaciones. Fue necesaria una acción decisiva. • Un enfoque cooperativo, en especial entre países desarrollados y en vías de desarrollo. En los países desarrollados se reconoció que sus industrias habían contribuido de manera importante a este problema global y que tenían que tomar el liderazgo para detener las emisiones y encontrar alternativas. También se reconoció que resolver el problema de la capa de ozono requería una solución global, así como el compromiso de todos los países para eliminar las sustancias que la destruyen. Se establecieron asociaciones innovadoras, incluyendo controles iniciales para las naciones desarrolladas y un periodo de gracia, financiamiento y transferencia de tecnología a las naciones en vías de desarrollo. • Política basada en consejo experto e imparcial. Las partes en el Protocolo de Montreal eran capaces de recibir consejo imparcial de sus comités económicos, técnicos y científicos. Éstos conjuntaron expertos de todo el mundo para evaluar la necesidad de acciones adicionales y proponer alternativas factibles técnica y económicamente. Ponga estos tres factores juntos: reconocimiento de la amenaza, acuerdo para cooperar y compromiso para llevar a cabo una

acción efectiva basada en consejo experto, y tendrá una receta potencialmente eficaz para resolver los temas globales, como el cambio climático y la pérdida de la biodiversidad. Aun en los casos donde los países han ratificado tratados que están vigentes, las partes no siempre cumplen con las estipulaciones. Un ejemplo es el no cumplimiento de Rusia con el Protocolo de Montreal. Además del enojo público, existen algunas penalidades para el incumplimiento, en parte debido a que los países no están dispuestos a ceder su soberanía. ¿Por qué es tan difícil la implementación de acuerdos ambientales globales? Una respuesta es que para que la mayoría de estos acuerdos funcione de manera eficaz, la participación debe ser en verdad global. Debido a la naturaleza única de las naciones y sus diferentes economías, es difícil alcanzar acuerdos significativos entre los participantes. Otro obstáculo para implementar los acuerdos globales en materia ambiental es la carencia de capacidad de las naciones más pobres para cumplir con los requerimientos de los tratados internacionales. Algunos tratados han abordado este problema mediante el ofrecimiento de asistencia financiera a países que no pueden cumplir; por ejemplo, el Fondo multilateral del protocolo de Montreal. Otros acuerdos han establecido tiempos límite más relajados para el cumplimiento de esos países. En muchos casos, sin embargo, el financiamiento no ha sido abierto, y la diferenciación entre países debido a su capacidad para actuar se ha vuelto una controversia política. El Protocolo de Kyoto, por ejemplo, trata de la reducción en las emisiones contaminantes sólo de los países desarrollados, lo que ha dado pauta para su crítica en Estados Unidos. El reto para desarrollar acuerdos que sean tanto efectivos como justos ha probado ser el principal obstáculo para el progreso. A pesar de esos problemas, los tratados son las mejores herramientas para la administración ambiental global. Los marcos para la acción que se negocian entre diferentes naciones son claves para nivelar el campo de juego y establecer las reglas bajo las cuales los gobiernos, negocios, organizaciones no gubernamentales y ciudadanos pueden trabajar conjuntamente hacia una meta global común. En 1997, la Asamblea General de las Naciones Unidas sostuvo una sesión especial y adoptó un programa integral titulado Programas para la implementación ulterior de la Agenda 21 preparada por la Comisión sobre desarrollo sostenible. También adoptó el programa de trabajo de la comisión para 1999-

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2003. La Comisión de desarrollo sostenible (CSD, por sus siglas en inglés) fue creada en 1992 para asegurar el seguimiento efectivo de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el medio ambiente y desarrollo llevada a cabo en Río de Janeiro, Brasil. La Comisión para el desarrollo sostenible genera un alto nivel de interés público. Más de 50 líderes nacionales asisten a la Comisión para el desarrollo sostenible cada año, y más de 1 000 organizaciones no gubernamentales están acreditadas para participar en los trabajos de las comisiones. La comisión asegura el análisis de los temas de desarrollo sostenible dentro del sistema de las Naciones Unidas para mejorar la coordinación de actividades de desarrollo y protección del medio ambiente. La Comisión para el desarrollo sostenible también fomenta que los gobiernos y las organizaciones internacionales realicen talleres de trabajo y conferencias sobre diferentes temas ambientales e intersectoriales. Los resultados de las juntas de nivel experto mejoran el trabajo de la CSD y la ayudan a trabajar mejor con gobiernos nacionales y varios socios no gubernamentales para promover el desarrollo sostenible en todo el mundo. No existe legislatura internacional con autoridad para aprobar leyes; no existen agencias internacionales con poder para regular los recursos a una escala global. La Corte internacional en La Haya en Holanda no tiene poder para hacer cumplir sus decisiones. Las naciones pueden simplemente ignorar a la Corte si lo desean. Sin embargo, una red de organizaciones ambientales multilaterales busca el desarrollo de un mayor sentido de sus funciones y un incentivo superior para trabajar de manera conjunta. Estas redes incluyen no sólo al Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) sino también al Comité ambiental de la Organización para la cooperación y desarrollo económico (OCDE) y consejeros de alto nivel en los problemas ambientales de la Comisión Económica Europea. Tales instituciones llevan a cabo funciones únicas que no pueden ser realizadas por la acción aislada de los gobiernos o bilateralmente. ¿Es realista la meta de un mundo con un medio ambiente saludable? Existe un optimismo creciente acerca de que la comunidad de naciones está madurando lentamente en lo concerniente al ambiente común. Todos hemos sufrido una pérdida de la fe en lo que se refiere a la “administración de la Tierra”. El laissez-faire puede ser bueno para la economía, pero también es una prescripción para el desastre ecológico.

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Esta “mayoría de edad” ambiental se refleja en la amplitud de la perspectiva intelectual. Los gobiernos acostumbran preocuparse por los asuntos ambientales locales. Ahora, están comenzando a ampliar su visión para confrontar problemas que cruzan las fronteras internacionales, como la contaminación del agua y el aire transfronterizo, y los tratados de naturaleza planetaria, como la destrucción de la capa de ozono estratosférica y el calentamiento global. Cada vez es más evidente que sólo la acción decisiva mutua puede asegurar la clase de mundo que buscamos.

Cumbre para la Tierra sobre medio ambiente y desarrollo En junio de 1992, representantes de 178 países, incluyendo 115 líderes de Estado, se reunieron en Río de Janeiro, Brasil, en la Cumbre para la Tierra. De manera oficial, la reunión fue titulada la Conferencia de las Naciones Unidas sobre ambiente y desarrollo (UNCED, por sus siglas en inglés), y fue la reunión más grande de líderes del mundo jamás llevada a cabo. La primera Cumbre para la Tierra había sido llevada a cabo 20 años antes en Estocolmo, Suecia. En ese tiempo, el planeta estaba dividido en dos rivales, el bloque oriental y el occidental, y existía gran preocupación por los peligros que representaba la carrera armamentista. Con el colapso del bloque oriental y la terminación de la Guerra Fría, ocurrió un cambio fundamental en la base global del poder. Hoy en día, la división más importante, en especial en temas ambientales, no es entre occidente y oriente sino entre norte (Europa, Norteamérica y Japón) y sur (la mayor parte de Asia, África y Latinoamérica). Y, a pesar de que la amenaza inmediata de la destrucción nuclear ha cesado, el planeta sigue en riesgo. La idea detrás de la Cumbre de la Tierra era la relajación de las tensiones de la Guerra Fría que, en combinación con el crecimiento de la conciencia de las crisis ecológicas, ofrecía una oportunidad para persuadir a los países a ver más allá de sus intereses nacionales y acordar algunos cambios básicos en la forma en que trataban el ambiente. Los temas principales fueron claros: los países desarrollados del norte habían crecido acostumbrados al estilo de vida que consume una parte desproporcionada de los recursos naturales y genera la masa de contaminación global. Muchos de los países en vías de desarrollo del sur están consumiendo recursos globales irreemplazables para mantener a sus crecientes poblaciones.

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La intención de la Cumbre de la Tierra era promover una mejor integración entre las metas ambientales de las naciones y sus aspiraciones económicas. A pesar de las esperanzas de algunas naciones en vías de desarrollo de compromisos mayores de asistencia extranjera que no se materializaron por completo, mucho se logró durante la cumbre. • La Declaración de Río sobre medio ambiente y desarrollo establece 27 principios para llevar el comportamiento de las naciones hacia patrones de desarrollo más sostenibles desde el punto de vista ambiental. La declaración como un compromiso entre los países en vías de desarrollo y los países industrializados fue formulada en reuniones preparatorias, y adoptada en Río sin negociación debido al temor de que un debate ulterior pusiera en peligro cualquier acuerdo. • Los países de la UNCED también adoptaron un plan de acción voluntario denominado Agenda 21, llamado así debido a que intenta proporcionar una agenda para la acción global, regional, nacional y local en el siglo XXI. El secretario general de la UNCED, Maurice Strong denominó a la agenda 21 “el programa más integral, de más largo alcance y, si se implementa, el más efectivo en cuanto a la acción internacional jamás aprobado por la comunidad internacional”. Agenda 21 comprende cientos de páginas de acciones recomendadas para abordar los problemas ambientales y promover un desarrollo sostenible. También representa un proceso de construcción de consensos sobre un “plan de trabajo global” para las tareas económicas, sociales y ambientales de las Naciones Unidas en su evolución a través del tiempo. • El tercer producto oficial de la UNCED fue una “enunciación autorizada y no obligatoria legalmente de principios para un consenso global sobre la administración, conservación y desarrollo sostenible para todos los tipos de bosques”. Las negociaciones sobre las declaraciones forestales, que comenzaron para una convención legalmente obligatoria sobre bosques, fueron de las más difíciles del proceso de la UNCED. Muchos estados y expertos que no estaban satisfechos con el resultado final,

se alejaron de la UNCED buscando negociaciones ulteriores hacia un acuerdo referente a un marco de convención sobre bosques.

Política ambiental y la Unión Europea “El ambiente no conoce fronteras” fue el eslogan de la década de 1970, cuando la Comunidad Europea, conocida ahora como Unión Europea, comenzó a desarrollar su primera legislación ambiental. Las primeras leyes se enfocaron en el examen y el etiquetamiento de compuestos químicos peligrosos, el análisis de agua potable y el control de contaminantes del aire como el dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas provenientes de plantas de energía y automóviles. Durante la década de 1970 a 1980, muchos directivos estuvieron vinculados con el deseo de mejorar las condiciones de vida y de trabajo de los ciudadanos de Europa. En 1987, La Ley única europea proveyó a su cuerpo creciente de leyes ambientales una base legal formal y estableció tres objetivos: la protección del ambiente, la protección a la salud humana, y el uso prudente y racional de los recursos naturales. Este tratado reflejó lo que muchos gobiernos ya entendieron: que los países son parte de un mundo interconectado e interdependiente de personas que están vinculadas entre sí por el aire que respiran, la comida que consumen, los productos que utilizan, los desperdicios que arrojan y la energía que usan. De manera similar, una fábrica en una nación europea puede importar materias primas e insumos de otros países vecinos; puede consumir energía producida de gas importado, producir desperdicios que afecten la calidad del aire del agua a través de la frontera o en corrientes descendentes, y exportar productos cuyos residuos se conviertan en el riesgo y la responsabilidad de gobiernos y de personas a muchos cientos o miles de kilómetros de distancia. El Tratado de Maastricht de 1992 estableció formalmente el concepto de desarrollo sostenible en la Ley de la Unión Europea. Entonces, en 1997, el Tratado de Amsterdam hizo del desarrollo sostenible uno de los objetivos más importantes de la Unión Europea. El tratado fortaleció de manera considerable el compromiso de que el desarrollo futuro de la Unión Europea debía estar basado en el principio del desarrollo sostenible, así como

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Tabla 20.2

Principales tratados mundiales sobre el medio ambiente desde 1975

Tratado

Estatus

Convención sobre tratados internacionales de especies en peligro, en vigor desde 1975 Convención de Ginebra sobre la contaminación del aire transfronterizo de largo alcance, en vigor desde 1983 Convención de Bonn sobre la conservación de especies migratorias, en vigor desde 1983 Convención de Viena para la protección de la capa de ozono, en vigor desde 1988 Protocolo de Montreal de la Convención de Viena, en vigor desde 1989. Este protocolo estableció los primeros límites explícitos para las emisiones de gases que destruyen la capa de ozono Convención de Basilea sobre los movimientos transfronterizos de los residuos peligrosos y su desecho, en vigor desde 1992. Esta convención fue una respuesta a la creciente práctica de verter desperdicios en los países en desarrollo y en Europa del Este Convención sobre la diversidad biológica, en vigor desde 1993 Marco para la Convención sobre cambio climático, en vigor desde 1994 Convención sobre la Ley del mar, en vigencia desde 1994 Convención sobre el combate a la desertificación, en vigor desde 1996 Protocolo de Kyoto de la Convención marco. Los negociadores adoptaron el texto en 1997, pero no se han recabado las ratificaciones suficientes para que entre en vigor Convención de Rotterdam sobre el consentimiento previo informado de ciertos químicos y pesticidas peligrosos en el comercio internacional. El texto fue adoptado en 1998 pero aún no entra en vigor Convención de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. El texto fue adoptado en 2001 pero no ha entrado en vigor

E.U. forma parte E.U. forma parte E.U. no forma parte E.U. forma parte E.U. forma parte

E.U. forma parte

E.U. no forma parte E.U. forma parte E.U. no forma parte E.U. forma parte E.U. ha dicho que no lo ratificará E.U. no lo ha ratificado E.U. no lo ha ratificado

Fuente: Resources for the Future, verano 2002, número 148.

en un nivel alto de protección del ambiente. El ambiente debía estar integrado en la definición y complementación de todas las demás políticas sociales y económicas de la Unión, incluyendo el comercio, la industria, la energía, la agricultura, el transporte y el turismo. Bajo ciertas condiciones, los países miembros pueden mantener o introducir estándares y requerimientos ambientales que sean más estrictos que los de la Unión. La Comisión Europea verificará la compatibilidad de estos programas nacionales y los efectos potenciales sobre las otras naciones.

Nuevos instrumentos internacionales Desde hace algunas décadas la comunidad global ha respondido a los problemas ambientales emergentes con acuerdos internacionales sin precedentes, destacan el Protocolo de Montreal, la Convención marco sobre cambio climático, la Convención sobre la diversidad biológica, la Convención para combatir la desertificación, entre otros. (Ver tabla 20.2.)

Durante la elaboración de estos acuerdos globales se han aprendido muchas elecciones importantes. Como muestra la experiencia con el Protocolo de Montreal, la comunidad científica puede tener una función crucial de dos formas: la primera, confirmar el vínculo entre las actividades humanas y los problemas ambientales globales; y en segundo lugar, mostrar qué podría pasar a la salud humana y al ambiente global si nada se hace. Cuando la evidencia está a la mano, puede surgir rápidamente un consenso internacional para actuar. En la actualidad, está en marcha el debate a nivel internacional sobre el cambio climático, pero el proceso ha sido difícil debido a que los vínculos entre las actividades humanas y los impactos al ambiente global son más complejos y siguen sin entenderse por completo. Sin embargo, está surgiendo un consenso global para la acción. Otra lección aprendida tiene que ver con la estructura de los acuerdos internacionales y los elementos que contribuyen a una estructura efectiva. En el caso del Protocolo de Montreal, el acuerdo no era punitivo y favorecía los incentivos y los métodos orientados a resultados. Todas las naciones participaron

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en el acuerdo pero con diferentes niveles de responsabilidad en el reconocimiento de sus condiciones particulares. El Protocolo de Kyoto para la Convención de cambio climático se ha beneficiado de la experiencia del Protocolo de Montreal e incluye casi los mismos elementos. Una tercera lección vital es que, en la medida de lo posible, cada parte interesada debe tener una oportunidad para participar como miembro en el proceso y para hacer oír su voz y manifestar sus intereses. Es particularmente útil para los grupos defensores del medio ambiente y la comunidad de negocios ser parte en este proceso. Los acuerdos internacionales necesitan proporcionar incentivos para promover las membresías públicas-privadas y proporcionar una función a los líderes de negocios en la búsqueda de soluciones técnicas innovadoras. Una cuarta lección resultado de los acuerdos globales tiene que ver con la función del gobierno de implementar estas convenciones. Las acciones gubernamentales necesitan ser coherentes y predecibles; asimismo, deben proporcionar suficiente tiempo de acción; favorecer incentivos dirigidos por el gobierno sobre los subsidios directos a la industria; y permitir el uso flexible con soluciones basadas en el mercado donde sean apropiadas. Por último, una quinta lección es que los acuerdos marcan el comienzo de un proceso, no el final. Los científicos y las organizaciones no gubernamentales deben continuar promoviendo el entendimiento global de los problemas ambientales y comunicar lo que han aprendido al público y a los elaboradores de políticas. Los elaboradores de políticas, a su vez, deben ser flexibles y responder a las circunstancias cambiantes con soluciones políticas nuevas o modificadas. Un ejemplo de nuevas soluciones políticas está basado en el consumismo. El consumismo verde es el concepto del consumo racional de nuestros recursos escasos para el beneficio del ambiente y de las futuras generaciones. El viejo dicho afirma que “el mundo es suficiente para todo el que tenga necesidad, pero no para la avaricia de todos”. Es decir, llama a un cambio en nuestro comportamiento y estilo de vida a favor de un futuro sostenible. Las etiquetas ecológicas son producidas en varios países para ayudar a los consumidores a elegir productos con una ventaja ambiental probada, que es determinada por la elección de materias primas, el proceso de producción, el análisis del ciclo de vida del producto y los problemas de disposición final asociados con el producto. Asimismo, las etiquetas ecológi-

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cas proporcionan evidencia de que los productos cumplen con los requerimientos de seguridad, calidad y protección ambiental de la autoridad que emite las etiquetas. La primera etiqueta ecológica fue introducida en Alemania en 1978. Su ángel azul distintivo fue seguido por otras certificaciones ambientales, como el cisne blanco de los países europeos del norte, la elección ambiental de Canadá, las etiquetas verdes de Singapur y la etiqueta ambiental de China. Para 1995, más de una docena de países habían adoptado este sistema de proporcionar a los usuarios información que les permitiera volverse “consumidores verdes responsables”. La etiqueta ecológica de la Unión Europea es importante debido a que es el primer esquema regional del mundo cuyos estándares se aplican a través de los mercados nacionales. (Ver figura 20.13.)

1992 Unión Europea “Ecoetiqueta”

1978 Alemania “Ángel azul”

1992 Singapur “Etiqueta verde”

1993 China “Etiqueta ambiental”

1988 Canadá “Elección ambiental”

1989 Consejo nórdico “Cisne blanco”

Figura 20.13 Etiquetas ecológicas.

Ejemplos de etiquetas ecológicas de todo el mundo.

Fuente: ECCO, Bulletin of the Environmental Campaign Committee.

Todo regresar a ti Ni las políticas, ni los sistemas de incentivos, ni grandes cantidades de información pueden sustituir la responsabilidad individual cuando se trata de asegurar que nuestros nietos disfruten de una calidad de vida que provenga de las condiciones del medio ambiente. La información puede proporcionar una base para la acción. La visión y las ideas pueden influir en las percepciones e inspirar el cambio. En tanto, nuevas formas de tomar decisiones pueden fortalecer a quienes desean participar en la conformación del futuro. Sin embargo,

todo esto sería vacuo a menos que los individuos que actúan como ciudadanos, consumidores, inversionistas, administradores, trabajadores y profesionales decidan que es importante para ellos hacer elecciones con una visión más amplia y de largo plazo respecto de sus intereses; involucrarse en transformar estas elecciones en acciones; y, lo más importante, ser responsables de sus acciones. La combinación de voluntad política, innovación tecnológica, una inversión muy grande de recursos y el ingenio humano en el logro de las metas ambientales produjo enormes beneficios en las dos décadas pasa-

Las políticas y el ambiente no se pueden separar. En Estados Unidos, el gobierno está estructurado en tres distintas ramas, y cada una de éstas impacta la política ambiental. El incremento de las regulaciones ambientales en Estados Unidos en los 30 años pasados ha ocasionado preocupaciones en algunos sectores de la sociedad. El final de la década de 1980 y el inicio de la de 1990 presenció una nueva preocupación a nivel internacional acerca del ambiente, tanto en las naciones desarrolladas como en aquellas en vías de desarrollo. Asimismo, el ambientalismo comienza a ser visto como un factor creciente en las relaciones internacionales. Esta preocupación

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das. Es todo un logro que celebrar, pero en un mundo que utiliza de manera regular más materiales para producir una mayor cantidad de bienes para más personas, debemos reconocer que, por el bien de todos, en el futuro tendremos que lograr más. Nos debemos mover hacia un mundo en el que el cero desperdicio se convierta en el ideal para la sociedad y en donde el nivel de la fabricación sea de cero defectos. Por último, debemos reconocer que el logro de un conjunto de metas afecta a otras y que debemos perseguir políticas que integren las metas económicas, ambientales y sociales.

está propiciando la cooperación internacional donde antes sólo había existido tensión. Si bien no existe un cuerpo político que pueda hacer cumplir la protección ambiental internacional, la lista de organizaciones ambientales multilaterales está creciendo. Aún es muy pronto para decir cuál será el resultado final, pero se está progresando en la protección de nuestros recursos comunes para las futuras generaciones. Además, varias convenciones internacionales y tratados han sido exitosos. En el análisis final, sin embargo, cada uno de nosotros tiene que ajustar su estilo de vida para limpiar una pequeña parte, su propio espacio en el mundo.

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Problema-análisis Gasolina, impuestos y medio ambiente En 2004, el precio promedio de un galón de gasolina en Estados Unidos cruzaba la línea de los dos dólares. Debido al incremento en el precio de este combustible, la iniciativa de impuestos más altos por cada galón no era bienvenida. Sin embargo, la pregunta subsiste: ¿los impuestos para la gasolina deben ser mayores? ¿Los impuestos más altos fomentarían la conservación, estimularían el uso del transporte masivo y, por lo tanto, reducirían la contaminación local del aire? Los impuestos en la gasolina varían de manera drástica en muchos países. Por ejemplo, Reino Unido tiene un impuesto a la gasolina equivalente a 2.80 dólares por galón, el más alto entre los países industrializados. Por otra parte, Estados Unidos tiene el impuesto más bajo, 40 centavos de dólar por galón (18 centavos de impuesto federal y, en promedio, 22 centavos de impuesto estatal). Comúnmente se piensa que los europeos tienen una tolerancia mayor a los altos impuestos en la gasolina que los estadounidenses debido a que recorren distancias más cortas y tienen mejores sistemas de transporte público. Existen varios argumentos a favor de la implementación de impuestos más altos en la gasolina, ya que este aumento desalentaría el uso del automóvil y el consumo de combustibles, por lo tanto, también ayudaría a reducir la contaminación local del aire, las emisiones de dióxido de carbono (uno de los gases invernadero), la congestión, los accidentes de tráfico y la dependencia del petróleo. El impuesto alto en la gaso-

lina es una manera de obligar a la gente a tomar en cuenta el costo social de estos problemas cuando deciden cuánto y qué tipo de vehículo conducir. Los impuestos en la gasolina también proporcionan una fuente de ingresos al gobierno. En Gran Bretaña, los ingresos por impuestos en la gasolina rebasan varias veces la cantidad de los gastos por la construcción de carreteras; por ello, el gobierno afirma que si los impuestos a la gasolina se reducen, algunas escuelas y hospitales tendrían que cerrar. Este argumento está un poco errado debido a que los ingresos podrían recaudarse mediante otras fuentes, como los impuestos a los ingresos. El problema real es qué nivel de impuestos en la gasolina estaría justificado cuando se consideran de manera integral los costos sociales de la conducción de automóviles y el balance apropiado entre los impuestos en la gasolina y otros impuestos en el aumento progresivo de ingresos para el gobierno. • ¿Un incremento en los impuestos a la gasolina es factible en nuestro clima político actual? • ¿Usted votaría por un candidato que defendiera subir los impuestos a la gasolina? • ¿Usted apoyaría el incremento en los impuestos de la gasolina? • ¿Los impuestos más elevados en la gasolina lo alentarían a viajar con más frecuencia en transporte masivo? ¿Lo motivaría a comprar vehículos que sean energéticamente más eficientes?

Términos clave poder ejecutivo 457 poder judicial 457

poder legislativo 457 políticas 457

terrorismo ambiental 465

Preguntas de repaso 1. ¿Cuáles son las principales responsabilidades de cada uno de los tres poderes del gobierno estadounidense? 2. ¿Cuáles son algunas de las opciones de ejecución en la política ambiental de Estados Unidos? 3. ¿Qué papel juega la Ley administrativa en la política ambiental estadounidense? 4. ¿Cuáles son algunas de las críticas a la política ambiental de Estados Unidos?

CAPÍTULO 20 Política ambiental y toma de decisiones

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5. Durante los pasados 10 años, ¿cómo ha cambiado la opinión pública en Estados Unidos en lo concerniente a la protección del medio ambiente? 6. ¿Por qué el ambientalismo es un factor creciente en las relaciones internacionales? 7. Aporte algunos ejemplos de convenciones y tratados ambientales internacionales.

475

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Pensamiento crítico 1. ¿El capítulo 20 tiene un punto de vista general? Si usted fuera a presentar los problemas en la elaboración de políticas ambientales y la ejecución de otros, ¿cuál marco utilizaría usted? 2. Los autores de este texto dicen que “estamos progresando de un paradigma ambiental basado en la limpieza y en el control hacia uno que incluye la evaluación, anticipación y prevención”. ¿Está usted de acuerdo con esta evaluación? ¿Existen problemas ambientales que sean más difíciles de combatir que otros? 3. Un enfoque de control-comando para los problemas ambientales, enfatiza la regulación y el remedio, ¿tiene que ver con los problemas ambientales globales como el cambio climático global, la destrucción del hábitat y la destrucción de la capa de ozono? 4. ¿Qué valores, perspectivas y creencias presenta el movimiento de uso sabio en su respuesta a la legislación ambiental? ¿En qué se distinguen o son similares a las suyas?

5. ¿De qué manera como sociedad global con muchas demarcaciones políticas será mejor preservar los recursos comunes? ¿Qué problemas especiales entraña esta clase de preservación? 6. ¿Usted está de acuerdo con William Ruckelshaus en que los problemas actuales ambientales requieren un cambio por parte de los países industrializados y en vías de desarrollo, que sería “una modificación en la sociedad comparable con la Revolución Agrícola y la Revolución Industrial”? ¿Qué tipo de cambio podría significar esto en su vida? ¿Estos cambios serían positivos o negativos? 7. Los nuevos tratados concernientes al comercio libre permiten que algunas naciones argumenten que la legislación ambiental de otras naciones es demasiado restrictiva. Y, por lo tanto, tienden a imponer una barrera al comercio sujeto de aprobación. ¿Qué problemas y posibilidades especiales puede presentar la nueva economía global para la preservación ambiental? ¿Qué piensa acerca de eso?

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Exploración interactiva Entre al sitio web www.mhhe.com/enger10e y haga clic en la portada de este libro de texto para examinar información de la materia, estudio de casos prácticos y los enlaces para los siguientes temas: Política ambiental y toma de decisiones

Recursos misceláneos ambientales

Preguntas ecológicas fundamentales

Sitios de organización ecológica y ambiental

Contribución individual a problemas ambientales

Filosofía ambiental

Organizaciones ambientales

476

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PARTE CINCO Contaminación y políticas

1/24/06 3:51:41 PM

Guía para la lectura del mapa Elaborado por Peter Konovnitzine Chaffey College

L

os mapas pueden compararse con las computadoras —contienen una gran cantidad de información que necesita ser analizada, interpretada y decodificada—. Todo mapa debe contener varios puntos esenciales de información.

elegir el sistema de medidas de distancia con el que está familiarizado —ya sean pulgadas y millas o centímetros y kilómetros (o cualquier otro sistema que desee utilizar)—; y en segundo lugar, siempre utiliza las mismas unidades en el mapa y al traducirse a las distancias reales de la Tierra. Por ejemplo, una FR sería 1:62 500. Para interpretar esto, usted utilizaría una unidad de su elección —digamos pulgadas— de manera que 1 pulgada en el mapa equivaldría a 62 500 pulgadas en la superficie de la Tierra. (Dicho sea de paso, esto resultaría ser aproximadamente 1 pulgada a 1 milla.) Otra forma en que la FR se muestra es como una fracción: 1/125 000. Observe nuevamente que el primer número siempre es 1. Esto indica que una unidad en el mapa es igual a 125 000 unidades idénticas en la superficie de la Tierra.

Partes del mapa 1. 2.

3.

4.

5.

6.

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El nombre o título evita confusiones al expresar de manera clara qué es lo que se está viendo. La fecha le indica al observador del mapa qué tan actual es la información. Sin una fecha en el mapa, necesitará buscar otras pistas, como los límites políticos y los países. Por ejemplo, si el mapa muestra un país llamado Unión Soviética, usted sabrá que el mapa se imprimió antes de 1991. Un recuadro de claves o leyendas —por lo general, ubicados en la parte inferior del mapa— decodifica todos los colores y símbolos que se utilizan en el mapa. Por ejemplo, la mayoría de los estudiantes que ven el color verde en un mapa lo asocian con vegetación, como árboles, pastos o bosques. Sin embargo, en muchos mapas que indican elevación, el color verde indica elevación baja. El color azul casi siempre se utiliza para señalar agua —océanos, mares, lagos, arroyos o ríos—. Además, el recuadro contiene información importante útil para interpretar otros símbolos del mapa. La dirección, con frecuencia está indicada mediante una rosa de los vientos que muestra dónde se encuentran los principales puntos cardinales: norte, sur, este y oeste. Sin embargo, en la actualidad, muchos cartógrafos (elaboradores de mapas) omiten este símbolo, asumiendo que quien observa el mapa sabe que la parte superior es el norte, la parte inferior es el sur, el lado izquierdo es el oeste y el lado derecho es el este. La ubicación se refiere al cuadriculado geográfico que por lo común cubre todo mapa. El cuadriculado geográfico es el “reticulado” que consiste en las líneas de latitud y longitud. Los paralelos de las líneas de latitud van de este a oeste a través de los mapas, mientras que los meridianos de las líneas de longitud van de norte a sur. En los puntos de intersección de estas líneas, usted encontrará las coordenadas geográficas de la ciudad de Los Ángeles, California: 34 grados al norte (del ecuador) y 118 grados al oeste (del meridiano principal). Esta coordenada geográfica es exclusiva de Los Ángeles. Ningún otro lugar de la Tierra posee esta coordenada geográfica. La escala ayuda a entender la relación entre las distancias del mapa y las distancias reales de la Tierra. En términos generales, usted encontrará la escala en la leyenda o recuadro de claves. Existen tres tipos de escalas, y la mayor parte de los mapas que se hacen en la actualidad contienen los tres: a) La escala lineal o de barra es una línea horizontal dibujada con marcas colocadas en intervalos específicos que indican las instancias. El espacio entre marcas indica las distancias reales en la Tierra. Por ejemplo, si usted toma una regla y mide la distancia entre dos espacios en la línea de barra, esta distancia le ayudará a entender la distancia real entre los lugares en la Tierra. b) La escala verbal es simplemente un enunciado que expresa la relación de las distancias en el mapa con las distancias reales en la Tierra. Por ejemplo, puede decir: “una pulgada es igual a 100 millas”. Esto significa que una pulgada en el mapa en realidad sería igual a 100 millas en la superficie de la Tierra. c) Una escala de fracción representativa (FR) es más útil, dado que no requiere conocimiento previo de ningún sistema de medidas de distancia. Digamos que usted no está familiarizado con el sistema métrico, y que el mapa que usted está observando contiene tanto las escalas verbales como las lineales en notación métrica. Puede expresar “1 cm = 100 km”. Si usted no está familiarizado con los centímetros o los kilómetros, no podrá relacionar la escala utilizada en el mapa con las distancias reales de la superficie de la Tierra. La escala de fracción representativa tiene dos ventajas sobre los otros tipos de escala. En primer lugar, le permite

Información adicional del mapa para estudiantes de la ciencia ambiental Una de las principales características del mapa, que usted podrá recordar con facilidad al estudiar la ciencia ambiental, es la relación entre las principales retículas de la Tierra y sus regiones vegetativas. He aquí un rápido resumen de esta relación especial. (Nota: Existen algunas excepciones mínimas.)

Principales retículas de la Tierra Nombre

Valor del grado

Ecuador

0 grados

Meridiano principal (meridiano de Greenwich)

0 grados

Trópico de Cáncer

23.5 grados N

Trópico de Capricornio

23.5 grados S

Círculo ártico

66.5 grados N

Círculo antártico

66.5 grados S

Importancia Principal cinturón de selva tropical de la Tierra; también es el punto de partida para los paralelos (líneas de la latitud) Punto de partida para los meridianos (líneas de longitud) y zonas de tiempo de la Tierra Pricipal cinturón desértico septentrional (con excepción del sureste de Asia) Principal cinturón desértico austral La tundra encontrada generalmente al norte de la líneas reticuladas; el bosque taiga al sur de estas líneas reticuladas Cinturón de tormentas del mundo

Acerca de estos dos mapas El mapa de esta página incluye la división política. Es decir, muestra los diferentes países que existen en la actualidad en nuestro planeta, están representados por diferentes colores. Las áreas azules simbolizan los principales océanos de la Tierra. Los diagramas insertados en la página (señalados con flechas blancas) son pistas acerca de las áreas de la Tierra que contienen pequeños países. Estas listas los muestran a detalle. El mapa en el lado contrario de la página es un mapa de vegetación global. Emplea diferentes colores para indicar la distribución geográfica de los diferentes tipos de vegetación que hay sobre la Tierra. Por ejemplo, observe que el color azul grisáceo —indicado en el mapa como “bosque perenne” y muchas veces denominado como taiga— cubre grandes porciones de Canadá y Rusia. Ésta es la expansión de bosque contiguo más extensa de nuestro planeta. También observe que el área coloreada de anaranjado indica vegetación “desértica caliente de tierras bajas”. La expansión más grande del área anaranjada se encuentra desde el norte de África hasta la península arábica en el corazón de Asia. Observe también que el color naranja cubre una gran parte de Australia, del sur de África, y de América.

1/24/06 3:53:29 PM

160°

140°

120°

100°

80°

60°

80°

40°

20°

GROENLANDIA (Dinamarca)

OC Círculo Ártic

ESTADOS UNIDOS

ISLANDIA

60°

REINO UNIDO

CANADÁ

IRLANDA FRAN ANDORRA

OCÉANO PACÍFICO NORTE

40°

ESTADOS UNIDOS

PORTUGAL

OCÉANO ATLÁNTICO NORTE

ESPA

MARRUECOS A

MÉXICO

Trópico de Cáncer

Estados Unidos

20°

MA

COLOMBIA Ecuador

0°

ECUADOR

GUYANA SURINAM GUYANA FRANCESA (GF) VENEZUELA

P E

B R A S I L

R

BOLIVIA

TONGA

20°

PARAGUAY

Trópico de Capricornio

80°

CHILE

70°

ESTADOS UNIDOS

0

BAHAMAS

0

300 Millas 300 Kilómetro s

40°

CUBA 20°

MÉXICO JAMAICA

HAITÍ

REPÚBLICA DOMINICANAPUERTO RICO

BELICE GUATEMALA EL SALVADOR

SAN KITTS Y NEVIS ANTIGUA Y BARBADOS DOMINICA 60° MARTINICA SANTA LUCÍA SAN VICENTE Y GRANADAS Antarctic Circle BARBADOS NICARAGUA GRENADA

A R G E N T I N A

90°

CAMER REPÚBLICA CENTRAL DE ÁF SAO TOMÉ Y PRÍNCI GUINEA ECUATORIA GABÓ REPÚBLICA DEL CONG

Ú

SAMOA OCCIDENTAL

CABO VERDE

OCÉANO PACÍFICO SUR

URUGUAY

OCÉANO ATLÁNTICO SUR

S GAMBIA

HONDURAS MAR CARIBE

GUINEA BISSAU Círculo Antártico

10°

OCÉAN ATLÁNT

10°

COSTA RICA

TRINIDAD Y TOBAGO PANAMÁ COLOMBIA

VENEZUELA

0

1000

Escala: 1 a 125000000 0

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1000

2000

0

150

0

150 3

2000 millas 3000 kilómetros

1/24/06 3:53:30 PM

20°

ICO

0°

NORUEGA

RB RUSIA

HOLANDA

100 Millas

0 100 Kilómetros

MA

DINAMARCA

55°

0

ESTONIA

ÁLT

SUECIA

MAR DEL NORTE

LATVIA RUSIA

LITUANIA

BIELORRUSIA ALEMANIA

POLONIA

BÉLGICA

REPÚBLICA CHECA

LUXEMBURGO

UCRANIA

ESLOVAQUIA

FRANCIA

LIECHTENSTEIN

MOLDAVA

AUSTRIA

SUIZA

HUNGRÍA

RUMANIA

ESLOVENIA

SERBIAMONTENEGRO

CROACIA

MÓNACO

20°

0°

20°

40°

60°

° 40

80°

MAR NEGRO

SAN BOSNIAMARINO HERZEGOVINA ITALIA

CIUDAD 100° DEL VATICANO 120°

140°

BULGARIA

ALBANIA 160°

MACEDONIA 80°

GRECIA

OCÉANO ÁRTICO SU EC IA

Círculo Ártico

MEDITERR

ÁNEO

NORUEGA ISLANDIA

MALTA

FINLANDIA RUSIA

NIDO

ANDA

60°

KAZAJSTÁN UZBEKISTÁN ESPAÑA

CHIPRE LÍBANO ISRAEL

TÚNEZ ECOS ALGERIA

SIRIA IRAK

LIBIA

EGIPTO

ÁN EMIRATOS ÁRABES OM UNIDOS EN

ERITREA

NÍGER CHAD

NEPAL BUTÁN MYANMAR (BURMA)

ARABIA SAUDITA

MALÍ

TAIWÁN

TAILANDIA VIETNAM

DJIBOUTI ETIOPÍA

SRI LANKA SOMALIA

MALDIVAS Ecuador

RUANDA REPÚBLICA KENIA DEMOCRÁTICA SEYCHELLES DEL CONGO BURUNDI TANZANIA MALAWI COMOROS ANGOLA MOZAMBIQUE ZAMBIA

MADAGASCAR MAURICIO NAMIBIA BOTSWANA

SUDÁFRICA

SINGAPUR

FILIPINAS

CAMBOYA (KAMPUCHEA)

PALAU

BRUNEI MALASIA I

N

D

ISLAS MARSHALL MICRONESIA

O

N

E

S

I

NAURU

A

PAPÚA NUEVA GUINEA ISLAS . SALOMÓN

OCÉANO ÍNDICO

TIMOR ORIENTAL

TUVALU

20°

Trópico de Capricornio

AUSTRALIA

ZIMBABWE SWAZILANDIA LESOTHO

40°

NUEVA ZELANDA

MALÍ

50°

NÍGER

GAMBIA

0

100 millas

0

100 kilómetros

MAR

BURKINA FASO

GUINEABISSAU

0°

FIJI

VANUATU

MAURITANIA

SENEGAL

K

I AT IB IR

CAMERÚN RAL DE ÁFRICA É Y PRÍNCIPE ECUATORIAL GABÓN A DEL CONGO

20°

LAOS

BANGLADESH

NIGERIA UGANDA

Trópico de Cáncer

INDIA

YEM

SUDÁN

40°

JAPÓN

COREA DEL SUR

C H I N A

AFGANISTÁN IRÁN KUWAIT QATAR PAKISTÁN

JORDÁN BAHREIN

COREA DEL NORTE

KYRGYZSTÁN TAJIKISTÁN

TURKMENISTÁN

TURQUÍA

OCÉANO PACÍFICO NORTE

MONGOLIA

FRANCIA NDORRA

GAL

TURQUÍA

MAR

R U SI A

CASPIO 60°

GUINEA BENÍN

0°

OCÉANO ATLÁNTICO

Antarctic Circle

MAR

SIERRA LEONA

COSTA DE MARFIL

NIGERIA

GHANA

GEORGIA

NEGRO

0

150

40°

ARMENIA

300 millas

TOGO 0

AZERBAIYÁN

80°

LIBERIA

150 300 kilómetros 10°

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0°

TURQUÍA AZERBAIYÁN

IRÁN

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1/24/06 3:53:32 PM

Regiones ecológicas del mundo Zona ártica y subártica 160°

Capa de hielo

140°

120°

100°

80°

60°

80°

Provincia de tundra: tundra de pastos y líquenes musgosos Zona altitudinal de tundra: desierto polar (sin vegetación) Provincia subártica: bosques perennes, taiga de pinos, bosques mixtos de coníferas y de árboles de hojas cortas Zona altitudinal del subártico: tundra leñosa; terrenos cubiertos de árboles leñosos Zona húmeda templada Provincia continental moderada: bosque mixto de coníferas y árboles de hojas amplias Zona altitudinal continental moderada: bosque costero y alpino; zona cubierta de árboles leñosos Provincia cálida continental: bosque caduco de hojas amplias 40° Zona altitudinal cálida continental: bosque alpino de coníferas y meseta de árboles de hojas amplias Provincia marina: llanuras, bosques húmedos del oriente costero Zona altitudinal marina: bosque de coníferas alpinas y bosque costero húmedo Provincia húmeda subtropical: bosque de hojas amplias caduco y perenne 20° Zona altitudinal subtropical húmeda: meseta, bosque subtropical de hojas amplias Provincia de praderas: pradera mixta y de pastos altos Zona altitudinal de pradera: meseta de pradera mixta y árboles leñosos

60°

OCÉANO PACÍFICO NORTE

OCÉANO ATLÁNTICO NORTE

Trópico de Cáncer

Provincia mediterránea: terreno cubierto de árboles sclerophyll, estepa con pastos y arbustos 0° Zona altitudinal de la sabana: mesetas y estepas de arbustos

Ecuador

Zona tropical húmeda Provincia de sabana: bosque seco estacional; sabana de pastos altos y tierra cubierta de árboles Zona altitudinal de sabana: estepa abierta cubierta de árboles Provincia de selva: bosque perenne de hojas amplias y constantemente 20° húmedo Trópico de Capricornio

Zona altitudinal de selva: bosque caduco subtropical y perenne de hojas amplias

Zona árida y semiárida Provincia de estepa subtropical/tropical: estepa seca (pastos cortos), matorrales desérticos, sabana semidesértica Zona altitudinal de estepa tropical/subtropical: meseta esteparia40° (pastos cortos) y arbustos desérticos Provincia desértica tropical/subtropical: desierto cálido de valles en ubicaciones costeras y subtropicales; vegetación xerofítica Zona altitudinal de desierto tropical/subtropical: matorrales desérticos Provincia de estepa templada: pradera media de pastos cortos Zona altitudinal de estepa templada: pradera alpina y tierras cubiertas de coníferas Provincia desértica templada: desierto de altitud media abrigado; desierto de arbustos Zona desértica altitudinal templada: estepa desértica continental extrema; arbustos desérticos, vegetación xerofítica, estepa de pastos cortos

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OCÉANO PACÍFICO SUR

OCÉANO ATLÁNTICO SUR

60°

Círculo Antártico

80°

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60°

40°

20°

0°

20°

40°

60°

80°

100°

120°

140°

160° 80°

OCÉANO ÁRTICO Círculo Ártico

60°

OCÉANO PACÍFICO NORTE 40°

Trópico de Cáncer 20°

Ecuador

0°

OCÉANO ÍNDICO 20°

Trópico de Capricornio

40°

60°

Círculo Antártico

0 0

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1000 1000

2000

2000 millas 3000 kilómetros

80°

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A acuicludo Capa confinante e impermeable de un acuífero. acuífero confinado Un acuífero que está unido en la parte superior e inferior, por capas confinantes impermeables. acuífero no confinado Acuífero que, por lo general, se ubica cerca de la superficie de la Tierra. Recibe agua mediante percolación desde arriba, y puede ser denominado acuífero de nivel freático. acuitardo Capa parcialmente permeable en un acuífero. administración de riesgos Proceso de toma de decisiones que utiliza información tal como evaluación de riesgos, factibilidad tecnológica, impactos económicos, intereses públicos y requerimientos legales. administración del hábitat Proceso de transformación de la comunidad natural para fomentar el incremento poblacional de ciertas especies. adsorción del carbono Uso de partículas de carbono para tratamientos químicos, mediante la fijación de los químicos a las partículas de carbono. Agencia de protección ambiental (EPA, siglas en inglés) Organización gubernamental estadounidense que es responsable del establecimiento y la ejecución de las regulaciones referentes al medio ambiente. agricultura alternativa Incluye todas las prácticas agrícolas no tradicionales. agricultura de precisión Uso de la tecnología de cómputo y sistemas de información geográfica para variar, de manera automática, los químicos aplicados a un cultivo en diferentes lugares dentro de un campo. agricultura orgánica Prácticas agrícolas que evitan el uso de fertilizantes químicos y de pesticidas en la producción de alimentos; por consiguiente, impide el daño a los ecosistemas y consumidores relacionados. agricultura sostenible Métodos agrícolas utilizados para producir alimentos seguros y adecuados de una forma económicamente viable, a la vez que se mejora la salud de la tierra de cultivo y de los ecosistemas relacionados. agua doméstica Agua utilizada para actividades domésticas, como el riego de jardines y céspedes, limpieza de sanitarios, lavado de trastes, la-

GLOSARIO

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vado de ropa, baño, acondicionamiento de aire y consumo humano. agua subterránea Agua que se filtra en el suelo y se almacena entre los espacios y grietas que hay en la tierra. aguas potables Suministros de aguas dulces que son adecuadas para beber. análisis costo-beneficio Método usado para determinar la factibilidad de adquirir un proyecto. Se hace un balance tanto de los costos estimados como de los beneficios esperados. análisis del ciclo de vida Proceso de evaluación de los efectos ambientales asociados con la producción, uso, reutilización y desecho de un producto durante toda su vida de útil incluyendo su disposición final. antropocéntrico Centrado en el hombre; teoría de responsabilidad moral que considera al medio ambiente como un recurso para la humanidad. áreas contaminadas Edificios y tierras que fueron abandonados debido a que están contaminados, y a que el costo de la limpieza del lugar es elevado. arrastre con vapor Uso de aire caliente para separar los componentes volátiles de los líquidos. átomo Subunidad básica de elementos, que está formada de protones, neutrones y electrones. auxina Hormona proveniente de plantas que estimula el crecimiento. avances tecnológicos Uso creciente de máquinas que reemplazan la mano de obra humana. aves migratorias Aves que recorren distancias considerables entre las áreas estivales de crianza y sus áreas invernales.

B baby boom de la postguerra Gran incremento en la tasa de nacimientos que ocurrió después de la Segunda Guerra Mundial. bacteria coliforme fecal Bacteria encontrada en los intestinos humanos y de otras especies, con frecuencia se utiliza como indicador de la contaminación en el agua. bacteria desnitrificadora Bacteria que convierte los nitratos en gas nitrógeno. bacteria fijadora del nitrógeno Bacteria capaz de convertir el gas nitrógeno (N2) de la atmósfera en materiales que las plantas pueden utilizar.

bacteria fijadora del nitrógeno de vida libre Bacteria que vive en los suelos y es capaz de convertir el gas nitrógeno (N2) de la atmósfera, en materia que las plantas pueden utilizar. bacteria nitrificante Bacteria capaz de convertir el amoniaco en nitrito, que a su vez se puede transformar en nitrato. bacteria simbiótica fijadora del nitrógeno Bacteria que crece dentro del sistema radicular de una planta y que puede convertir el gas nitrógeno (N2) de la atmósfera, en compuestos de nitrógeno que la planta puede usar. base Toda sustancia que, cuando es disuelta en agua, elimina los iones de hidrógeno de una solución; además, forma una sal cuando se combina con un ácido. béntico Se refiere a organismos que viven en los ecosistemas de agua fresca en el fondo del mar. biocéntrico Centrado en la vida; una teoría de responsabilidad moral que afirma que todas las formas de vida tienen el derecho inherente a existir. biodegradable Susceptible de ser descompuesto mediante procesos biológicos naturales. biodiversidad Medida de la variedad de clases de organismos que están presentes en un ecosistema. bioma Tipo de comunidad animal y vegetal que abarca grandes áreas geográficas. El clima es el principal determinante del bioma encontrado en un área en particular. . biomagnificación Incremento en la cantidad de un material en los cuerpos de los organismos a niveles tróficos que son cada vez más altos. biomasa Toda acumulación de material orgánico producido por seres vivos. biotecnología La introducción de piezas específicas de ADN en la estructura genética de los organismos. bosque árido tropical Regiones que reciben bajas cantidades de lluvia, 50 centímetros anuales (20 pulgadas), y se caracterizan por alojar especies bien adaptadas a las sequías. Los árboles de los bosques tropicales áridos por lo general son más pequeños que los de las selvas, y muchos pierden sus hojas durante las estaciones secas. bosque boreal (taiga) Amplia banda de coníferas y árboles caducos. Se extiende a lo largo de Norteamérica septentrional (también de Europa y Asia); mientras que su extremo más septentrional se integra con la tundra Ártica.

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bosque caduco templado Bioma que presenta cambio de estaciones de invierno a verano y que por lo general recibe de 75-150 centímetros (30-60 pulgadas) o más de precipitación, distribuida de manera uniforme a lo largo del año. bosque septentrional de coníferas Ver bosque boreal.

C cadena alimenticia Serie de organismos implicados en el paso de energía de un nivel trófico a otro. calor latente Transferencia de calor que ocurre cuando una sustancia es cambiada de un estado a otro, sólido a líquido, gas a líquido; de esta forma, el calor es transferido pero la temperatura no cambia. calor sensible Energía calorífica que es almacenada en una sustancia como resultado de un incremento en su temperatura. cancerígeno Sustancia que causa cáncer. canje de deuda por naturaleza Adquisición de la deuda de una nación por un tercero, que requiere la conservación de parte de la nación deudora a cambio de liberación de la deuda. capacidad de sostenimiento La cantidad óptima de individuos de una especie que puede ser soportada en un área durante un extenso periodo de tiempo. carbamatos Tipo de pesticida suave que funciona mediante la interferencia en los impulsos nerviosos normales. carcinógeno La capacidad de una sustancia de producir cáncer. carne de animales silvestres (bush meat) Carne que proviene de animales salvajes. carnívoros Animales que comen a otros animales. catalizador Sustancia que altera la rapidez de una reacción pero que no se transforma . centros naturales Instituciones de enseñanza que proporcionan a la gente varios métodos para aprender y apreciar el mundo natural. ciclo del carbono Flujo cíclico del carbono. Proviene de la atmósfera hacia los organismos vivientes y de regreso al reservorio atmosférico. ciclo del nitrógeno Serie de etapas en el flujo del nitrógeno en los ecosistemas. ciclo hidrológico Movimiento constante del agua que resulta de la evaporación y de la condensación del agua de la superficie hacia el aire, y de ahí hacia el agua de la superficie. ciclos biogeoquímicos Movimientos que acontecen dentro o entre los ecosistemas. Son causados por organismos vivientes, fuerzas geológicas y reacciones químicas. Ejemplos de éste son los ciclos del nitrógeno, carbono, azufre, oxígeno, fósforo y agua. ciénaga Área de pastos y juncos que está inundada de manera permanente o la mayor parte del año.

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ciencia Método de reunir y organizar la información. Implica observación, formulación de preguntas acerca de las observaciones, establecimiento de hipótesis, prueba de hipótesis, evaluación crítica de los resultados y publicación de la información para que otros evalúen el proceso y las conclusiones. ciencia ambiental Área interdisciplinaria de estudio que comprende tanto los aspectos teóricos como los prácticos del impacto humano en el mundo. clorofluorocarbonos (CFC) Componentes estables que están compuestos de carbono, hidrógeno, cloro y flúor. Antes se utilizaban como refrigerantes, propulsores en contenedores de aerosol y expansivos en productos espumosos. Están vinculados con la destrucción de la capa de ozono estratosférica. coevolución Dos o más especies de organismos que influyen de manera recíproca en la dirección evolutiva del otro. combustible fósil Restos orgánicos de plantas, animales y microorganismos que vivieron hace millones de años y que son preservados como gas natural, petróleo y carbón. combustión Proceso en el que un combustible libera energía por ruptura de uno o más enlaces químicos. comensalismo Relación entre organismos en la cual un organismo se beneficia en tanto que el otro no se afecta. competencia Interacción entre dos organismos en la cual ambos necesitan el mismo recurso limitado, lo que da como resultado un daño para ambos. competencia interespecífica Competencia entre los miembros de diferentes especies por un recurso limitado. competencia intraespecífica Competencia entre los miembros de la misma especie por un recurso limitado. compostear Proceso de explotar el poder del proceso natural de descomposición para transformar los materiales orgánicos en composta, es decir, un material parecido al humus con muchos beneficios ambientales. compuesto Tipo de materia formada por dos o más diferentes clases de átomos enlazados químicamente entre sí. compuestos volátiles orgánicos (CVO) Compuestos orgánicos que fácilmente cambian al estado gaseoso; se consideran contaminantes primarios del aire. comunidad Interacción de grupos de diferentes especies. comunidad clímax Última etapa de sucesión; comunidad de plantas, animales, hongos y bacterias relativamente estable, duradera e interrelacionada. comunidad pionera Primeras etapas de sucesión que comienzan con el proceso de construcción del suelo.

conservación Uso de los recursos de la mejor manera posible, de tal forma que la sociedad logre el mayor beneficio a largo plazo. consumidor primario Animal que se alimenta directamente de plantas (productores). consumidores Organismos que usan a otros organismos como alimento. consumidores secundarios Animales que comen animales que han comido plantas. contaminación Cualquier adición de materia o energía que degrada el entorno para los humanos y otros organismos. contaminación térmica Residuos caloríficos que las industrias desprenden en el medio ambiente. contaminante persistente Contaminante que permanece en el ambiente durante muchos años en condiciones invariables. contaminantes del aire (criterio) Aquellos contaminantes de aire para los cuales la Agencia de protección ambiental de Estados Unidos ha establecido estándares específicos de calidad del aire. contaminantes gaseosos peligrosos Ciertos componentes atmosféricos de alta toxicidad. contaminantes no persistentes Contaminantes que no permanecen en el medio ambiente durante largos periodos de tiempo. contaminantes primarios del aire Tipos de materiales que no sufren modificaciones cuando se liberan en el medio ambiente. En cantidades considerables se consideran peligrosos. contaminantes secundarios del aire Contaminantes producidos por la interacción de contaminantes primarios del aire, pero en presencia de una fuente de energía apropiada. corporación Estructura de negocios que tiene un estatus legal en particular. corrosividad Capacidad de un químico para degradar materiales estándar. corte raso Método de cosecha forestal en el cual todos los árboles de un área amplia se cortan y se retiran. corteza Superficie delgada, exterior y sólida de la Tierra. cosecha selectiva Método de cosecha forestal en el que se cortan del bosque los árboles individuales valiosos, dejando intacta la mayor parte del bosque. costo ambiental Daño realizado al medio ambiente debido a un recurso explotado. costo diferido Costo que no se paga en el momento en que se toma una decisión económica, sino que se debe pagar tiempo después. costos de la contaminación Gastos privados o públicos que son erogados para evitar los daños causados por la contaminación una vez que ésta ha ocurrido; por consiguiente, los costos de salud se incrementan y el uso de los recursos públicos es menoscabado. costos de prevención de la contaminación Costos en los que se incurre para prevenir la con-

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taminación, que de otra forma se produciría por alguna actividad de producción o consumo. costos externos Gastos, ya sean monetarios o de otro tipo, asumidos por alguien diferente de los individuos o grupos que utilizan un recurso. crecimiento cero de población Etapa establecida en el crecimiento de la población humana durante la cual los nacimientos igualan a las muertes y se alcanza el equilibrio. crecimiento económico Incremento percibido en crecimiento monetario dentro de una sociedad. crecimiento inteligente Desarrollo de los territorios que hace énfasis en el concepto de ciudades y pueblos habitables. cubierta Término usado para referirse a todo conjunto de características físicas que protegen o esconden a los animales, ya sea de los elementos o de sus enemigos. cubierta (overburden) Capa de tierra y roca que recubre depósitos de minerales deseables. cultivo en columnas Plantación de cultivos en hileras que se alterna con otros cultivos. Su objetivo principal es reducir la erosión. cultivo en contorno Método de cultivo y plantación que se realiza en los ángulos correctos de la pendiente, lo cual reduce la erosión de los suelos por precipitaciones pluviales. curva de la oferta/demanda Relación entre la oferta disponible de un bien o servicio y su demanda. La oferta y la demanda cambian cuando se modifica el precio. curva de supervivencia Muestra que señala la proporción de individuos que es probable que sobrevivan a cada edad.

D decibel Unidad empleada para medir la intensidad del sonido. deforestación Actividades que destruyen los bosques. demanda Cantidad de producto que los consumidores desean y pueden comprar a diferentes precios. demanda bioquímica de oxígeno (DBO) En los sistemas acuáticos, es la cantidad de oxígeno requerida por los microorganismos para oxidar por completo toda la materia orgánica presente en agus residuales. o moléculas orgánicas en degradación. demografía Estudio de las poblaciones humanas, sus características y sus cambios. densidad de la población Medida de qué tan cerca están unos organismos de otros, por lo general se expresa como el número de organismos por unidad de área. deposición ácida Acumulación de partículas que son formadoras potenciales de ácido sobre una superficie. depredación Acto del depredador de matar y alimentarse.

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desactivación Implica desarmar, eliminar la contaminación, y desechar de forma segura los materiales radioactivos de una planta de energía nuclear. desarrollo de áreas contaminadas La idea de que los sitios contaminados y abandonados se puedan limpiar lo suficiente para hacer posibles algunos usos específicos sin eliminar por completo los contaminantes. desarrollo de región Construcción de unidades residenciales similares sobre grandes áreas. desarrollo sostenible Uso de los recursos renovables en armonía con los sistemas ecológicos para producir una elevación en el ingreso real per cápita y un mejor nivel de vida para todos. desbordamiento Agua que se mueve a través de la superficie de la Tierra e ingresa a un sistema de ríos. desbordamiento agrícola Agua de superficie que transporta partículas de tierra, nutrimentos como fosfatos, nitritos y otros químicos agrícolas, a la vez que arrastra las tierras de cultivo hacia los lagos y riachuelos. desbordamiento de aguas de tormenta Agua que se desborda de las calles y los edificios; por lo general se va directamente al sistema de drenaje y a la instalación de tratamiento de aguas residuales del municipio. descomponedores Pequeños organismos, como las bacterias y los hongos, que ocasionan la descomposición de materia orgánica muerta y el reciclado de nutrientes. desertificación La conversión de tierras áridas y semiáridas en desiertos debido a prácticas de cultivo inapropiadas o al exceso de pastoreo. desgaste por agentes atmosféricos Separación física y química de materiales; también está implicado en la descomposición del material parental para la formación del suelo. desierto Bioma que recibe menos de 25 centímetros (10 pulgadas) de precipitación pluvial por año. desperdicio agrícola Desperdicio proveniente de la crianza de animales, de la cosecha y del procesamiento de cultivos y árboles. destrucción de residuos Destrucción de una porción del residuo peligroso, aun cuando los residuos peligrosos siguen subsistiendo. detritus Pequeñas partículas de material orgánico que proviene del material de desechos fecales o de la descomposición de plantas y animales. dióxido de azufre (SO2) Compuesto que está constituido por azufre y por oxígeno producidos cuando los combustibles fósiles que contienen azufre se queman. Cuando estos compuestos se liberan en la atmósfera son contaminantes primarios del aire. dióxido de carbono (CO2) Componente normal en la atmósfera de la Tierra, que en concentraciones elevadas puede interferir con el presupuesto de calor terrestre.

dióxido de nitrógeno Compuesto que está constituido por un átomo de nitrógeno y dos átomos de oxígeno; se considera un contaminante secundario del aire. dispersión Migración de organismos de una población muy concentrada hacia áreas con densidades más bajas de población. distribución por edades Porcentajes comparativos de grupos de diferentes edades dentro de una población. diversidad de ecosistemas Número de tipos de ecosistemas presentes en un área. diversidad de especies Cantidad de especies presentes en un área. diversidad genética Término utilizado para referirse a las diferentes clases de genes que están presentes en una población o en una especie. división del agua Proceso físico para transferir el agua de un área a otra. división por zonas Regulación del uso de suelo en la cual el terreno es designado para usos potenciales específicos, como agrícola, comercial, residencial, de recreación e industrial. drenaje ácido de mina Tipo de contaminación, asociada con minas de carbón, en la cual las bacterias convierten el sulfuro del carbón en compuestos que forman el ácido sulfúrico.

E ecocentrismo Enfoque de responsabilidad ambiental que argumenta que el ambiente merece consideración moral directa y no consideración derivada sólo de los intereses humanos. ecología Rama de la ciencia que estudia la interrelación que existe entre los organismos y su entorno. ecología industrial Concepto que prioriza el reciclado de recursos en lugar de extraerlos y después desecharlos. economía Estudio de cómo la gente elige utilizar sus recursos para producir bienes y servicios, y de cómo estos bienes y servicios son distribuidos al público. ecosistema abisal Conjunto de organismos y condiciones que existen en las partes profundas del océano. ecosistema de agua dulce Ecosistemas acuáticos que tienen bajas cantidades de sales disueltas. ecosistema de arrecife de coral Ecosistema marino, tropical y de aguas poco profundas, en el que predominan organismos de coral que producen esqueletos externos. ecosistema de manglar pantanoso Ecosistemas de costa marina en donde predominan los árboles que pueden tolerar altas concentraciones salinas. ecosistema Grupo de especies en interacción con su entorno físico. ecosistema pelágico Porción de un ecosistema marino o de agua dulce, que tiene lugar en el mar abierto lejos de las costas.

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ecosistemas marinos Ecosistemas acuáticos que tienen alto contenido salino. ectoparásito Parásito que se adapta a la vida en la parte exterior de su huésped. efecto invernadero Propiedad del dióxido de carbono (CO2) que permite que la energía luminosa pase a través de la atmósfera, pero impide que el calor la abandone; es similar a la acción del cristal en un invernadero. electrón Partícula de peso ligero cargada negativamente, que se mueve a poca distancia en derredor del núcleo de un átomo. elemento Forma de materia que consiste en una clase de átomos que tienen el mismo comportamiento. emigración Una especie se mueve fuera del área que una vez fue su lugar de residencia. endoparásito Parásito que se adapta a la vida dentro de un huésped. energía Capacidad para desarrollar un trabajo. energía cinética Energía de objetos en movimiento. energía de activación Energía mínima requerida para comenzar una reacción. energía geotérmica Energía calorífica proveniente del centro fundido de la Tierra. energía potencial Energía que tiene un objeto de acuerdo a la posición que guarda respecto a un punto de referencia . enfermedad de pulmón negro Padecimiento respiratorio que resulta de la acumulación de grandes cantidades de partículas de polvo fino de carbón en los pulmones de los mineros. enlace químico Atracción electrostática entre los átomos como resulta de la interacción de sus electrones y núcleos. entropía Grado de desorden en un sistema. Todos los sistemas tienden hacia un alto grado de desorden o entropía. enzima Moléculas de proteína que aumentan la rapidez de reacciones químicas específicas. erosión mecánica Fuerzas físicas que reducen el tamaño de las partículas de roca sin cambiar su naturaleza química. erosión Procesos que aflojan y mueven partículas de un lugar a otro. erosión química Procesos que entrañan la alteración química de una roca a tal punto que es más probable que se fragmente o se disuelva. especiación Proceso de desarrollo de nuevas especies. especies Grupo de organismos que pueden cruzarse y producir descendencia capaz de reproducirse. especies amenazadas Especies que pueden llegar a extinguirse si un factor crítico en su medio ambiente cambia. especies cruciales Tienen función decisiva en el mantenimiento de ecosistemas específicos.

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especies en peligro Aquellas especies que existen en cantidades tan pequeñas que se encuentran en riesgo inminente de extinción. estepa Pastizal. estratega-r Por lo general, un organismo pequeño que tiene una duración corta de vida produce una gran cantidad de descendencia y no tiene la capacidad de sostenimiento. estrategas-k Organismos grandes que tienen vidas relativamente largas, producen poca descendencia, le proporcionan cuidado, y por lo general tienen poblaciones que se estabilizan a su capacidad de sostenimiento. estructura del suelo Se refiere a la forma en que las partículas del suelo se agrupan. La arena tiene una estructura pequeña debido a que sus partículas no se amalgaman unas a otras. estuarios Ecosistemas marinos que comprenden áreas de poca profundidad y parcialmente cerradas, donde el agua dulce ingresa al océano. etapa seral Etapa en el proceso sucesional. etapa sucesional Etapa en la sucesión. ética Disciplina que busca definir lo que es fundamentalmente correcto e incorrecto. ética de conservación Ética ambiental que enfatiza el balance entre el desarrollo total y la preservación absoluta. ética de la administración Ética ambiental que enfatiza el balance entre el desarrollo total y la preservación absoluta. ética de la preservación Filosofía que considera que la naturaleza es tan especial que debería permanecer intacta. ética del desarrollo Esta filosofía afirma que el amo de la naturaleza debe ser la raza humana, y que la Tierra y sus recursos existen para el beneficio y placer humanos. eutroficación Enriquecimiento (sea natural o artificial) del agua con nutrientes y se manifiesta por un crecimiento desmedido de plantas en la superficie del agua. evaluación de riesgos Empleo de los hechos y suposiciones para estimar la probabilidad de daño a la salud humana o al ambiente, que puede resultar de las exposiciones a contaminantes específicos, agentes tóxicos o decisiones administrativas. evapotranspiración Proceso de transporte de agua en las plantas, que va de las raíces a las hojas en donde se evapora. evolución Cambio en la estructura, comportamiento o fisiología de una población de organismos. Es resultado del mayor éxito reproductivo de algunos organismos con características favorables en relación con organismos de características menos favorables. expansión en cinta Desarrollo a lo largo de las rutas de transporte que, por lo general, consiste en edificios comerciales e industriales. experimento Reproducción controlada de un evento diseñado para demostrar la validez de una hipótesis.

experimento controlado Experimento en el cual se comparan dos grupos. Uno, el control, se usa como base de comparación; el otro, el experimental, tiene un factor diferente al de control. explotación de recursos Uso de recursos naturales por la sociedad. explotación de superficie (explotación por columnas) Tipo de explotación en el que la cubierta del suelo se remueve para obtener el depósito subyacente. explotación subterránea Tipo de explotación en la que el material depositado es removido sin alterar la cubierta. extensión urbana Patrón no planeado y de baja densidad que implica un desarrollo comercial y de vivienda fuera de las ciudades. Por lo general, tiene lugar en terrenos no desarrollados. extinción Muerte de una especie; eliminación de todos los individuos de una clase en particular. extracción de agua subterránea Remoción del agua de un acuífero más rápido de lo que es reemplazada.

F factor limitante Primera condición del medio ambiente que limita el tamaño de la población de un organismo. factores abióticos Factores sin vida que influyen en la existencia y las actividades de un organismo. factores bióticos Porciones vivientes del medio ambiente. factores limitantes dependientes de la densidad Aquellos factores limitantes que se vuelven más severos cuando se incrementa el tamaño de la población por unidad de superficie. factores limitantes independientes de la densidad Aquellos factores limitantes que no son afectados por el tamaño de la población por unidad de superficie. fase de crecimiento exponencial Periodo del crecimiento de la población donde ésta se incrementa a una tasa siempre en aumento. fase de equilibrio estable Fase en una curva de crecimiento de la población en donde la tasa de muertes y de nacimientos se equilibra. fase de mortalidad Porción de la curva de crecimiento de la población de algunos organismos que muestra su declive. fase de retraso Etapa inicial del crecimiento de la población durante la cual el crecimiento ocurre muy despacio. feromona Químico producido por un animal pero que influye en el comportamiento de otro. fertilidad de reemplazo Cantidad de hijos por mujer que son necesarios para reemplazar a los padres. fijación Método de inmovilización de residuos por medio del cual algunos materiales como las cenizas volátiles o el cemento, se mezclan

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con desechos peligrosos para impedir que se dispersen. fisión Propiedad del núcleo de algunos átomos que les permite dividirse en partículas más pequeñas. fisión nuclear Descomposición del núcleo de un átomo con la liberación de partículas y energía. fitoplancton Organismos microscópicos en libre flotación que contienen clorofila. foco difuso Contaminadores difusos, como inundaciones agrícolas, sal de las carreteras, lluvia ácida, los cuales no provienen de una fuente única y confinada. foco puntual Contaminación que se puede rastrear como una sola fuente. fotosíntesis Proceso mediante el cual las plantas elaboran su alimento. La energía luminosa se utiliza para convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcar y oxígeno. friable Suelo característico que se refiere al grado de desmoronamiento de un suelo. fuentes no renovables de energía Fuentes de energía que no se reemplazan mediante procesos naturales, ni dentro de un lapso específico de tiempo. fungicida Pesticida diseñado para matar o controlar hongos. fusión nuclear Unión de núcleos más pequeños para formar un núcleo más pesado. Es un proceso que incluye una liberación de energía.

G gas de invernadero Gas en la atmósfera que permite que la luz del sol entre; no obstante, retarda el flujo de calor de la Tierra hacia afuera. gas natural licuado Gas natural que ha sido cambiado en un líquido mediante compresión y enfriamiento a –162⬚C (–260⬚F). gen Unidad hereditaria; segmento del ADN que contiene información de la síntesis de una proteína específica, como una enzima.

H hábitat Tipo específico de lugar donde vive una clase particular de organismos. herbicida Pesticida diseñado para matar o controlar las plantas. herbívoros Consumidores primarios; es decir, los animales que comen plantas. hidrocarburo clorado Tipo de pesticida que está compuesto de carbono, hidrógeno y cloro; estos pesticidas son muy estables. hidrocarburos (HC) Grupo de compuestos orgánicos que están constituidos por átomos de carbono e hidrógeno. Se evaporan de las fuentes de combustible o son residuos del combustible que no se quemó por completo; además, actúan como contaminantes primarios del aire.

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hipótesis Enunciado lógico que explica un evento o responde a una pregunta que se puede demostrar. horizonte Capa horizontal en el suelo. La capa superior (horizonte A) tiene materia orgánica. La siguiente capa más baja (horizonte B) recibe nutrientes mediante lixiviación. El horizonte C es el material parental parcialmente erosionado. huésped Organismo que un parásito utiliza como su fuente de alimento. humus Materia orgánica parcialmente descompuesta, por lo general se encuentra en la capa superior del suelo.

I incinerabilidad Característica de los materiales que muestra su capacidad de quemarse. incineración Método de tratamiento de los residuos sólidos mediante la combustión a elevadas temperaturas. infraestructura Construcciones de tipo estructural y permanente de una sociedad, tal como autopistas y puentes. ingeniería genética Introducción de piezas específicas de ADN a la estructura genética de los organismos. ingreso nacional bruto (GNI, siglas en inglés) Índice que mide el total de bienes y servicios generados dentro de un país, así como el ingreso ganado por los ciudadanos aunque se encuentren viviendo en otros países. Iniciativa de reporte global Lineamientos para dar cuenta del desempeño social, ambiental y económico de las empresas. inmigración Movimiento hacia un área donde no se ha residido previamente. inmovilización de residuos Colocación de los residuos peligrosos dentro de una forma sólida que es más fácil de manejar y con menor probabilidad de liberarse en medio de un ambiente circundante. insecticida Pesticida diseñado para matar y controlar insectos. inversión térmica Condición en la que el aire caliente en un valle queda atrapado entre dos capas de aire frío, lo cual funciona como una tapadera sobre el valle. ión Átomo o grupo de átomos que tienen una carga eléctrica debido a que aceptan o ceden electrones. ión hidróxido Partícula cargada negativamente y que consiste en un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno. Se libera comúnmente de materiales que son bases. irrigación Adición de agua a un campo de cultivo para permitir que ciertos productos agrícolas crezcan donde la falta de agua lo impediría. isótopo Átomos del mismo elemento que tienen cantidades diferentes de neutrones.

J jerarquía en la prevención de la contaminación Controles regulativos que enfatizan la reducción en la cantidad de desechos peligrosos producidos. justicia ambiental Aplicación justa de las leyes que son diseñadas para proteger la salud de los seres humanos y de los ecosistemas; se busca que ningún grupo sufra un daño ambiental.

L lago eutrófico Por lo general es un lago de aguas cálidas y de poca profundidad que es rico en nutrientes. lagos oligotróficos Lagos profundos, fríos y deficientes en nutrientes, que por lo tanto tienen baja productividad. LD50 Medida de toxicidad; dosis de una sustancia que mataría (dosis letal) a 50% de la población a prueba. ley científica Hecho uniforme o constante de la naturaleza que describe qué sucede en ésta. Ley de conservación de la masa Afirma que no se gana o se pierde materia durante una reacción química sólo se transforma. Ley de recuperación y conservación de recursos (RCRA, siglas en inglés) Ley de 1976 que señala específicamente el tema de los residuos peligrosos. Ley integral de respuesta, compensación y responsabilidad ambientales (CERCLA, siglas en inglés) Ley estadounidense de 1980 que aborda la limpieza de sitios con residuos peligrosos. límite de crecimiento urbano Frontera establecida por el gobierno municipal que fomenta el desarrollo dentro de la frontera y lo prohíbe fuera de ella. limpieza de áreas contaminadas Limpieza de un sitio industrial contaminado al punto que su utilización para propósitos específicos sea segura. Lista nacional de prioridad Listado de los sitios donde se vierten residuos peligrosos que requieren atención urgente como lo sanciona la legislación Superfondo. litosfera Combinación de la corteza y la capa exterior del manto que forma las placas que se mueven sobre la superficie de la Tierra. litter Capa de materia orgánica descompuesta o parcialmente descompuesta en la superficie terrestre. lixivia Agua cargada de contaminantes que fluye de los rellenos sanitarios u otros sitios contaminados. lixiviado Movimiento de los minerales de las capas superiores del suelo al horizonte B, mediante el movimiento descendente del agua del suelo. lluvia ácida (precipitación ácida) Deposición de soluciones ácidas y húmedas, o de partículas secas y ácidas del aire.

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lodos de aguas residuales Mezcla de materia orgánica, organismos y agua, en la que los organismos se alimentan de la materia orgánica.

M macronutriente Sustancias, como el nitrógeno, el fósforo y el potasio, que es requerido por las plantas en cantidades relativamente grandes. maleza Planta indeseable. manejo integrado de pestes Método de manejo de pestes en el cual se explotan diversos aspectos biológicos de la peste para controlar su cantidad. mantillo Material orgánico utilizado para cubrir el suelo. manto Capa de la Tierra entre la corteza y el centro. marga Tipo de tierra con buen drenaje y textura ideal para el cultivo. materia particulada Partículas sólidas y diminutas, así como gotas líquidas y pequeñas que están dispersas en la atmósfera. materia Sustancia con masa y volumen cuantificables. material parental Material que es sometido a la acción de las condiciones climáticas para convertirse en parte mineral del suelo. materiales o sustancias peligrosas Sustancias que pueden causar daño a los humanos o al medio ambiente. matorrales mediterráneos Sistemas costeros caracterizados por lluvias invernales y veranos secos, así como por una vegetación de arbustos de hojas pequeñas. medio ambiente Todo cuanto afecta a un organismo durante su vida. megalópolis Centro regional urbano extenso. metano (CH4) Compuesto orgánico producido por organismos vivientes mediante la descomposición anaerobia de materiales orgánicos; es un gas de invernadero. método científico Manera de reunir y evaluar información. Implica observación, formulación de hipótesis, prueba de hipótesis, evaluación crítica de los resultados y la publicación de los hallazgos. mezcla Tipo de material compuesto por dos o más clases de materia, entremezclada en proporciones no específicas de cada una. micorriza Hongo simbiótico de los suelos que está presente en la mayor parte de ellos. Se adhiere directamente a las raíces de la mayoría de las plantas; además, ayuda a las plantas huéspedes a absorber más agua y nutrientes mientras éstas le proporcionan alimento. micronutriente Nutriente que es necesario en cantidades extremadamente pequeñas para el crecimiento apropiado de la planta; por ejemplo, el boro, el zinc y el magnesio. minimización de residuos Proceso que implica que las industrias realicen cambios en la forma en que fabrican sus productos para reducir los desechos generados.

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moderador Material que absorbe la energía de los neutrones liberados por fisión. molécula Dos o más átomos unidos químicamente para formar una unidad estable. monocultivo Sistema agrícola en el cual se cultivan grandes extensiones de tierra con un solo cultivo. monóxido de carbono (CO) Contaminante primario del aire que se produce cuando materiales orgánicos como la gasolina, el carbón, la madera y la basura se queman con deficiencia de oxígeno monóxido de nitrógeno Compuesto constituido por un átomo de nitrógeno y un átomo de oxígeno; es un contaminante primario del aire. moral Sentimiento predominante de una cultura en relación con ciertos temas éticos. mortalidad Número de muertes que ocurren cada año. mutaciones Cambios en la información genética de un organismo. mutualismo Asociación entre dos organismos de la cual ambos se benefician.

N natalidad Número de individuos que se agregan a la población por reproducción. neutralización Reacción de ácidos con bases para producir productos finales relativamente seguros. neutrón Partícula sin carga eléctrica definida y que se localiza en el núcleo de un átomo. nicho Función total que desempeña un organismo en su ecosistema. nivel de umbral Cantidad mínima de algo requerido para ocasionar efectos cuantificables. nivel de vida Necesidades y lujos que son esenciales y habituales para un nivel de existencia en la sociedad. nivel freático Capa superior del agua en un acuífero. nivel trófico Etapa en el flujo de energía a través de los ecosistemas. núcleo Región central de un átomo que contiene protones y neutrones.

O observación Capacidad de detectar eventos mediante los sentidos o máquinas que los amplían. oferta Cantidad de bienes o servicios disponibles para ser adquiridos. omnívoros Animales que comen tanto plantas como otros animales. organismo no objetivo Organismo que no se pretende eliminar mediante la aplicación de un pesticida. organismo objetivo Organismo al cual se dirige el diseño mortífero del pesticida.

organismos genéticamente modificados Organismos a los que se les ha modificado su estructura genética mediante biotecnología. organofosfato Clase de pesticidas suaves que interfieren con los impulsos nerviosos normales. óxido nitroso N2O, Uno de los óxidos del nitrógeno. óxidos de nitrógeno (NO, N2O y NO2) Contaminantes primarios del aire que consisten en una variedad de distintos compuestos que contienen nitrógeno y oxígeno. ozono (O3) Molécula que consta de tres átomos de oxígeno y absorbe mucha de la energía ultravioleta del sol antes de que ésta alcance la superficie terrestre.

P países más desarrollados Países del mundo que por lo general tienen un ingreso per cápita que excede a $10 000 dólares; por ejemplo, Canadá, Estados Unidos, Australia, Nueva Zelanda y Japón. países menos desarrollados Países del mundo que por lo general tienen un ingreso per cápita de menos de $5 000 dólares. pantano Área de árboles que se inunda, ya sea de manera permanente o durante la mayor parte del año. Comprende ciénagas, fangales, pantanos costeros y estuarios. páramo Designación de la tierra utilizada para la protección exclusiva de la vida salvaje natural en un área; por lo tanto, ningún desarrollo humano está permitido. parasitismo Relación entre organismos en la que el parásito vive en el huésped; por lo tanto, se beneficia de esta relación mientras lo daña. parásito Organismo adaptado a la supervivencia debido a que se hospeda en otro ser vivo para su nutrición. partículas Pequeñas piezas de materiales sólidos, como partículas del humo de incendios, pequeños pedazos de asbesto de los recubrimientos de freno y aislamiento, así como partículas de polvo y ceniza de las plantas industriales que se dispersan en la atmósfera. pastizales Áreas que reciben entre 25 y 75 centímetros de precipitación pluvial al año. Los pastos son la vegetación predominante y los árboles son escasos. pelágico Organismos que nadan en mar abierto. peligroso Todos los materiales peligrosos, incluyendo los tóxicos, que presentan un riesgo inmediato o a largo plazo para la salud humana o para el medio ambiente. perfil de suelo Serie de capas (horizontes) vistas al excavar el suelo. perifiton Organismos sésiles en corrientes de agua dulce y ríos; por ejemplo, algas, animales y hongos. permagel Tierra congelada de manera permanente. peste Planta o animal no deseados que interfieren con las plantas y animales domésticos o con la actividad humana.

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pesticida Químico utilizado para eliminar las pestes; término general para referirse a una variedad de diferentes clases de eliminadores de pestes, como los insecticidas, fungicidas, raticidas y herbicidas. pesticida duro Pesticida que perdura durante largos periodos de tiempo; es decir, es un pesticida persistente. pesticida no persistente Pesticida que se degrada en un periodo corto de tiempo. pesticida persistente Pesticida que permanece sin cambio alguno durante muchos años y en condiciones invariables. pesticidas Clase de químico que mata diferentes tipos de seres vivos. pesticidas suaves Pesticidas no persistentes que se convierten en productos inocuos en pocas horas o días. pH Logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno; medida del número de iones de hidrógeno presentes. placas tectónicas Concepto de que la superficie exterior de la Tierra consiste en grandes placas que se mueven lentamente sobre la superficie de una capa plástica. plancton Pequeños organismos acuáticos que se mueven mediante corrientes y olas. planeación de uso de suelo Proceso para evaluar las necesidades y deseos de la población, las características y valores de la tierra, así como diferentes soluciones alternativas antes de que se realicen cambios en el uso de suelo. planicie de inundación Área de superficies bajas que es adyacente a alguno de los lados de un río que periódicamente se cubre de agua. plantas emergentes Vegetación acuática que tiene sus raíces en el fondo, pero sus hojas flotan en la superficie o sobresalen por encima del agua. plantas sumergidas Vegetación acuática que tiene sus raíces en el fondo y sus hojas permanecen sumergidas por debajo de la superficie del agua. plutonio-239 (Pu-239) Isótopo radiactivo que es producido por un reactor generador y se utiliza como combustible nuclear. PM10 Partícula de materia que tiene un diámetro de 10 micras o menos. PM2.5 Partícula de materia que tiene un diámetro de 2.5 micras o menos. población Grupo de individuos de la misma especie que ocupa un área determinada. poder ejecutivo Cargo que corresponde al presidente de la República.. poder judicial Porción del gobierno que abarca el sistema de tribunales. poder legislativo Porción del gobierno que es responsable de la creación de leyes. policultivo Sistema de agricultura que mezcla diferentes especies de plantas en la misma parcela de tierra.

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política Curso de acción que se planea respecto a una cuestión o asunto específico. porosidad Cuantificación del tamaño y número de espacios en un acuífero. potencial biótico Capacidad reproductiva inherente. pozo artesiano Resultado de un acuífero presurizado que es penetrado por una pipa o conducto, dentro del cual el agua se eleva sin necesidad de ser bombeada. praderas Pastizales. precio Valor monetario de un bien o un servicio. precipitado Remoción de materiales mediante su mezcla con químicos que ocasionan que los materiales se separen de tal mezcla. presa Organismo que es matado y comido por un depredador. presa de superficie Represa creada para contener materiales líquidos. Algunas sólo contienen agua, mientras que otras se usan para contener agua contaminada o contaminantes líquidos. preservación Acción de proteger contra daños o perjuicios para mantener la condición original. prevención de la contaminación Acción de prevenir por completo o de manera parcial, la contaminación que de otra forma se produciría por alguna actividad de producción o consumo. primera ley de la termodinámica Precepto acerca de la energía que sostiene que, bajo condiciones físicas normales, la energía no se crea ni se destruye. principio de exclusión competitiva Teoría que afirma que ninguna población de especies diferentes ocupará el mismo nicho y competirá exactamente por los mismos recursos en el mismo hábitat durante mucho tiempo. probabilidad Expresión matemática acerca de qué tan probable es que algo suceda. producto interno bruto (PIB) Índice que mide el total de bienes y servicios generados anualmente dentro de un país. productor Organismo capaz de fabricar alimentos a partir de compuestos inorgánicos y energía luminosa. productos agrícolas Cualquier producto de la agricultura: leche, cereales, carne, etcétera. proporción de sexos Comparación entre el número de machos y hembras en una población. protón Partícula cargada positivamente que se ubica en el núcleo del átomo.

R radiación Energía que viaja a través del espacio en forma de ondas o partículas. radiación alfa Tipo de radiación que consiste en una partícula con dos neutrones y dos protones. radiación gamma Tipo de radiación electromagnética que proviene de la desintegración del núcleo atómico.

radioactivo Se refiere a núcleos inestables que liberan partículas y energía al desintegrarse. radón Gas radioactivo emitido por ciertos tipos de rocas; se puede almacenar en construcciones selladas estrechamente. rango de tolerancia Capacidad de los organismos de permanecer bajo diferentes condiciones ambientales. La amplitud de esta tolerancia es una importante característica ecológica de una especie. raticida Pesticida diseñado para matar roedores. reacción endotérmica Reacción química en la que los enlaces químicos recién formados contienen más energía de la que está presente en los compuestos a partir de los que fueron formados. reacción exotérmica Reacción química en la cual los compuestos recién formados tienen una energía química menor que los compuestos con los que están constituidos. reacción nuclear en cadena Proceso continuo en el cual la fisión de un núcleo libera neutrones que golpean y escinden el núcleo de otros átomos, con lo cual se desprende energía nuclear. reactividad Propiedad de los materiales que indica el grado al cual es probable que un material reaccione vigorosamente al agua o al aire, se vuelva inestable o estalle. reactor de agua común Reactor nuclear que por lo común utiliza agua ordinaria como refrigerante. reactor de agua hirviente (BWR, siglas en inglés del término boiling-water reactor) Tipo de reactor de agua común que se emplea para generar electricidad y en el que la corriente se forma directamente en el reactor.. reactor de agua pesada (HWR, siglas en inglés) Tipo de reactor nuclear que utiliza el isótopo deuterio del hidrógeno en la estructura molecular del agua refrigerante. reactor de agua presurizada (PWR, siglas en inglés) Tipo de reactor de agua común. El agua en este reactor se mantiene a una presión alta y el vapor se forma en una abertura secundaria. reactor enfriado por gas (GCR, siglas en inglés) Tipo de reactor nuclear que utiliza el grafito como un moderador y el bióxido de carbono o helio como refrigerante. reactor generador nuclear Reactor de fisión nuclear diseñado para producir combustible radioactivo a partir de uranio no radioactivo, pero que al mismo tiempo libera energía que se emplea en la generación de electricidad. reactor generador rápido de metal líquido (LMFBR) Reactor de fisión nuclear que utiliza sodio líquido como medio moderador y trasfusor de calor; produce plutonio radioactivo 235, el cual puede utilizarse como combustible nuclear. reactor nuclear Dispositivo que permite una reacción en cadena de fisión nuclear controlada.

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reciclado Proceso de sanear un recurso y reutilizarlo, ya sea para otro o para el mismo propósito o estructura. recreación al aire libre Actividades de pasatiempo llevadas a cabo en entornos naturales al aire libre. recuperación secundaria Técnicas utilizadas para obtener la cantidad máxima de petróleo o de gas natural de un pozo. recursos energéticos renovables Recursos que se pueden formar o regenerar mediante procesos naturales. recursos naturales Estructuras y procesos que los humanos pueden utilizar para sus propios fines, pero que no pueden ser creados por ellos. recursos no renovables Recursos que no se reemplazan mediante procesos naturales, o aquellos cuya tasa de reemplazo es tan lenta que no es eficiente. recursos públicos Porciones del medio ambiente que son propiedad de todos. red alimenticia Cadenas alimenticias que se cruzan y traslapan. reducción de foco Reducción de la cantidad de desecho sólido generado que se consigue mediante un menor uso de los productos, o el cambio de materiales de empaques pesados a más ligeros. reforestación Proceso de replantar las áreas después de que los árboles originales han sido eliminados. regulación de uso de suelo de planicies de inundación Leyes municipales que restringen la futura construcción en planicies de inundación. relleno sanitario para residuos sólidos municipales Sitio de almacenamiento de residuos que es construido sobre una capa impermeable de arcilla cubierta con una membrana impermeable. Comprende mecanismos para tratar los materiales líquidos y gaseosos generados por sus contenidos. rellenos sanitarios Método para desechar los desperdicios sólidos que consiste en enterrar los desechos en sitios construidos especialmente para ese fin. rem Cuantificar el daño biológico al tejido que es ocasionado por ciertas cantidades de radiación. remoción por aireado Proceso de bombeo de aire a través del agua para remover materiales volátiles disueltos en el agua. rentabilidad Medida en que los beneficios económicos exceden los costos económicos de hacer negocios. reproducibilidad Característica del método científico según la cual, los investigadores independientes deben ser capaces de reproducir el experimento para saber si obtendrán los mismos resultados. reservas Depósitos conocidos que pueden ser rentables gracias a sus materiales, la tecnología existente y bajo las condiciones económicas presentes.

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residuo de explotación Desecho que resulta del procesamiento de rocas a partir de las operaciones de explotación. Comprende materiales sólidos que por lo general son desechados en los terrenos cercanos al sitio de molienda, así como residuos líquidos que por lo común se almacenan en taques. residuo tóxico Sustancias que son venenosas y que cuando se liberan en el medio ambiente causan la muerte o lesiones serias tanto a animales como a humanos.. residuo transuránico Residuos nucleares de programas armamentistas que consisten principalmente en isótopos de plutonio. residuos peligrosos Sustancias que ponen en peligro la vida cuando son desprendidas en el medio ambiente. residuos sólidos Partículas u objetos indeseables que se acumulan en el sitio donde son producidos. residuos sólidos industriales Amplia variedad de materiales como los desechos por demolición, fundición de arena, restos provenientes de los procesos de manufactura, fango, cenizas derivadas de la combustión y otros materiales similares producidos por la industria. residuos sólidos municipales (DSM) Todo el desecho producido por los residentes de una comunidad. resistencia ambiental Combinación de todas las influencias ambientales que tienden a mantener estables a las poblaciones. respiración Proceso que los organismos utilizan para liberar enlaces químicos de energía a partir de la comida. responsabilidad ampliada del productor Concepto según el cual el productor es responsable por todos los efectos negativos inherentes a su producción, además del deshecho final del producto al llegar a término su vida útil. Revolución Industrial Periodo de la historia durante el cual la maquinaria reemplazó la mano de obra humana. Revolución Verde Introducción de nuevas variedades de plantas y prácticas de cultivo que incrementaron la producción agrícola mundial durante las décadas de 1950, 1960 y 1970. riesgo Probabilidad de que una acción o condición produzca un daño, lesión o pérdida. riesgo desdeñable Punto en el que no existe riesgo significativo ambiental o para la salud. rompevientos Plantación de árboles o hileras de pastos en los ángulos correctos en relación con el viento preponderante. Se utiliza para reducir la erosión de la tierra por aire.

S sabana Bioma tropical que tiene precipitaciones de 50 a 150 centímetros(20-60 pulgadas) por año. Las plantas dominantes son pastos con algunos árboles dispersos que son resistentes a las sequías y a los incendios.

salinización Incremento en la cantidad de sal en el suelo debido a la evaporación de agua de irrigación. segunda ley de la termodinámica Enunciado acerca de la conversión de la energía. Afirma que siempre que la energía se transforma se pierde alguna cantidad de energía útil. selección natural Proceso que determina qué individuos dentro de las especies se reproducirán con mayor eficacia y, por lo tanto, producirán cambios en las características de la especie. selva tropical Bioma con calor, temperaturas relativamente constantes, no hiela. Estas áreas reciben más de 200 centímetros (80 pulgadas) de lluvias por año que caen casi a diario. separación de desechos Separación de residuos peligrosos de otros materiales no peligrosos que los primeros han contaminado. simbiosis Relación física cerrada y de larga duración entre los miembros de dos especies diferentes. sinergia Interacción de materiales o energía que incrementa el potencia del daño. sistema de filtrado por goteo Técnica de tratamiento secundario de aguas residuales que permite que el agua contaminada fluya sobre superficies que hospedan microorganismos. sistema solar activo Sistema que atrapa la energía luminosa del sol como energía calorífica y utiliza medios mecánicos para desplazarla hacia otro lugar. sistema solar pasivo Diseño que permite atrapar y transferir el calor del sol a un edifico sin el uso de partes móviles o maquinaria. smog fotoquímico Neblina de color café amarillento que es producto de la interacción de hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y luz solar. solidificación Transformación de los residuos líquidos en sólidos para permitir un almacenamiento o transporte más seguro. subsidio Regalo dado por el gobierno a una empresa privada cuando ésta atraviesa una dificultad económica temporal y es considerada importante para el público. sucesión Cambios regulares y predecibles en la estructura de una comunidad y que eventualmente producen una comunidad clímax. sucesión primaria Sucesión que comienza con superficies minerales desnudas o agua. sucesión secundaria Sucesión que comienza con la destrucción o desequilibrio de un ecosistema existente. suelo Mezcla de material mineral, material orgánico, aire, agua y organismos vivientes; es capaz de soportar el crecimiento de las plantas. superfondo Nombre común dado a la Ley integral de respuesta, compensación y responsabilidad ambiental, que fue promulgada en 1980

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en Estados Unidos para señalar los sitios con desechos peligrosos.

T taiga Bioma que tiene veranos cortos y fríos e inviernos largos con lluvia y nieve abundante. Los árboles están adaptados a las condiciones del invierno. tala de remiendo Método de cosecha forestal en el cual se talan parches de árboles entre parches de árboles leñosos que se dejan intactos. tanque de almacenamiento subterráneo Tanque localizado por debajo del nivel de la tierra para el almacenamiento de materiales como petróleo, gasolina u otros químicos. tanque séptico Tanque conservado en el subsuelo en el que se introducen las aguas residuales por bombeo y tiene lugar la degradación biológica del material orgánico; se utiliza en los lugares que no cuentan con alcantarillado. tasa de crecimiento de la población Tasa a la cual individuos adicionales se agregan a la población; tasa de nacimientos menos la tasa de muertes. tasa de fertilidad total Número de niños nacidos por cada mujer durante su tiempo de vida. tasa de mortalidad Número de muertes por cada mil individuos en la población al año. tasa de natalidad Número de individuos nacidos por cada mil individuos en la población al año. teoría Principio unificado que vincula grandes áreas del conocimiento científico. teoría cinética molecular Teoría ampliamente aceptada que afirma que toda la materia está constituida por pequeñas partículas en constante movimiento. terraza Área de nivel construida en pendientes escalonadas para permitir el cultivo sin una erosión amplia. terreno Superficie de la Tierra no cubierta por agua. terreno de desechos Ubicación de materiales indeseables en la superficie, en vertederos o basureros, o mediante su inyección por debajo de la superficie de la tierra. terrorismo ambiental Uso ilegal de la fuerza en contra de los recursos ambientales, de forma tal que se prive a las poblaciones de sus beneficios o se destruya la propiedad de otros. textura del suelo Se refiere al tamaño de las partículas que componen el suelo. El suelo arenoso

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tiene partículas grandes, el suelo de arcilla tiene partículas pequeñas. toxicidad Cuantificación de lo tóxico de un material. toxicidad aguda Efecto serio, como una quemadura, enfermedad o muerte, que ocurre poco tiempo después de la exposición a una sustancia peligrosa. toxicidad crónica Efecto serio, como la muerte o la enfermedad, que ocurre después de una exposición prolongada a dosis pequeñas de una sustancia tóxica. tóxico Pequeño grupo de sustancias venenosas que ocasionan la muerte o lesiones serias a humanos y a otros organismos al interferir con la fisiología normal del cuerpo. tóxicos aéreos Ver contaminantes aéreos peligrosos. transición demográfica La hipótesis de que las economías atraviesan una serie de etapas, que comienzan con las poblaciones en crecimiento con altas tasas de natalidad y mortalidad y bajo desarrollo económico, y terminan con poblaciones estables con tasas bajas de natalidad y mortalidad y alto desarrollo económico. tratamiento de aguas residuales por medio de fango activado Método de tratamiento de aguas residuales en el cual una parte del fango se regresa a los tanques de aireación, y ésta se mezcla con el agua residual entrante para provocar la degradación de los desperdicios. tratamiento primario de aguas residuales Proceso que elimina las partículas grandes mediante el filtrado o decantado de las aguas residuales brutas a través de grandes tamices. tratamiento secundario de aguas residuales Proceso que involucra la contención de las aguas de desecho hasta que la materia orgánica se ha degradado mediante bacterias u otros microorganismos. tratamiento terciario de aguas residuales Proceso que implica diferentes técnicas diseñadas para eliminar contaminantes disueltos que permanecen después de los tratamientos primarios y secundarios. tratamiento térmico Forma de destrucción de residuos peligrosos que implica el desecho térmico. tundra Bioma que carece de árboles y tiene un suelo permanentemente helado.

tundra alpina Bioma que existe sobre la línea de los árboles en regiones montañosas. turba Primera etapa en la conversión de material orgánico en carbón.

U uranio-235 (U-235) Isótopo radioactivo de uranio que se presenta de manera normal en la naturaleza; se emplea como combustible en los reactores nucleares. uso múltiple del terreno Empleo del terreno que no tiene que ser excluyente, de manera que pueden existir dos o más usos del terreno al mismo tiempo. usos de corrientes de agua Uso del flujo de agua de una corriente para propósitos tales como generar energía hidroeléctrica, la recreación y la navegación. usos industriales del agua Usos del agua para congelar, disipar y transportar materiales de desecho.

V variable Cosas que cambian de vez en cuando. vector Organismo que transmite una enfermedad de un huésped a otro. vertedero de desechos peligrosos Sitio en el que los residuos peligrosos se desechan en un basurero, relleno sanitario o superficies reservadas para ello, pero sin considerar los riesgos ambientales potenciales o para la salud. vía fluvial Áreas bajas por donde el agua generalmente fluye. vida media radioactiva Tiempo que toma para la mitad del material radioactivo descomponerse de manera espontánea.

Z zona eufótica Capa superior en el océano donde penetran los rayos del sol. zona limnética Región que no tiene vegetación enraizada en un ecosistema de agua dulce. zona litoral Región con vegetación enraizada en un ecosistema de agua dulce. zona vadosa Zona por encima de la tabla de agua y por debajo de la superficie de la tierra que no está saturada con agua. zooplancton Animales microscópicos que nadan débilmente.

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Fotos Portadillas Uno: © AP/Wide World Photos; Dos: Cortesía de the Florida Department of Environmental Protection, fotógrafo Skip Stowers; Dos (centrales): Photo by Gerald Crawford Bass; Tres: © Peter Beck/Corbis; Cuatro: © Macduff Everton/The Image Works; Cinco: © Jim P. Blair/Corbis.

Capítulo 1 Figura 1.4 (izquierda): © Steve McCutcheon/ Visuals Unlimited; 1.4 (en medio): © Vol. 1/PhotoDisc; 1.4 (derecha): © Vol. 86/Corbis; 1.5 (izquierda): © Vol. 102/Corbis; 1.5 (en medio): © Red Diamond Stock Photos/Bob Coyle, fotógrafo; 1.5 (derecha): © Vol. 39/PhotoDisc; 1.6 (izquierda) : © Vol. 15/Corbis; 1.6 (extremo superior en medio) : © J. Eastcott and Y. Momatiuk/The Image Works; 1.6 (extremo inferior en medio): © Bayard H. Brattstrom/ Visuals Unlimited; 1.6 (derecha): © Vol. 98/ Corbis; 1.7 (extremo superior izquierdo): © Vol. 14/Corbis; 1.7 (extremo inferior izquierdo) : ©William J. Weber/Visuals Unlimited; 1.7 (derecha): © Vol. 72/Corbis; 1.8 (izquierda): © Vol. 25/Corbis; 1.8 (en medio): © Matt Bradley/ Tom Stack & Assoc.; 1.8 (derecha): © Vol. 16/ PhotoDisc; 1.9 (izquierda): © Vol. 98/ Corbis; 1.9 (en medio): © Vol. 16/PhotoDisc; 1.9 (derecha): © Martin G. Miller/Visuals Unlimited.

Capítulo 2 Figura 2.1: © Vol. 34/PhotoDisc; 2.2 (izquierda): © Vol. 80/PhotoDisc; 2.2 (en medio): © Vol. 74/ Corbis; 2.2 (derecha): © Randy M. Ury/Corbis; p. 23 (Emerson): © Granger Collection; p. 23 (Thoreau, Muir): © Bettmann/Corbis; p. 23 (Leopold, Carson): © APWide World Photos; 2.3 (extremo superior izquierdo): © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 2.3 (extremo superior derecho): © Vol. 154/Corbis; 2.3 (extremo inferior): © Corbis Royalty Free; 2.4a: © Greg Vaughn/Tom Stack & Assoc.; 2.4b: © Natalie Fobes/Stone/Getty Images; p. 32: © APWide World Photos; 2.5 (extremo superior izquierdo): © Nigel J.H. Smith/Animals Animals/Earth Scenes; 2.5 (extremo superior derecho): © Vol. 74/Corbis; 2.5 (extremo inferior derecho): © Vol. 60/Photo Disc;2.5 (extremo inferior derecho): © Corbis Website.

Capítulo 3 Figura 3.4: © Grant Heilman Photography; 3.5: © Byron Augustin/Tom Stack & Assoc.; 3.6 (letrero): © Jeff Greenberg/PhotoEdit; 3.6 (smog): © Vol. 25/PhotoDisc; 3.6 (fumador): © Michael Siluk/The Image Works; 3.6 (pintura): © Vol. 165/Corbis; 3.6 (ganado): © Vol. 102/Corbis; 3.6 (torres): © Vol. 44/PhotoDisc; 3.6 (pintada): © Michael Newman/PhotoEdit; 3.6 (basura): © Vol. 31/ PhotoDisc; 3.7 (extremo superior izquierdo): © Cedric Max Dunham/Photo Researchers, Inc; 3.7 (extremo superior en medio): © Vol. 10/PhotoDisc; 3.7 (extremo superior derecho y extremo inferior izquierdo): © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 3.7 (extremo inferior en medio): © Vol. 10/ PhotoDisc; 3.7 (extremo inferior derecho): © George E. Jones III/Photo Researchers, Inc.; 3.8: © Vol. 31/PhotoDisc; 3.10b: © APWide World Photos.

Capítulo 4 Figura 4.9: © Carl Purcell/Photo Researchers, Inc. p. 66 © The McGraw-Hill Companies/ Jim Shaffer, fotógrafo.

Capítulo 5 Figura 5.3: © Vol. 80/Corbis; 5.5: © Vol. 26/ PhotoDisc; 5.7: © Stephen Krasemann/Photo Researchers, Inc.; 5.8: © Fritz Polking/Peter Arnold, Inc.; Figura 5.9 (extremo superior): © SPL/Photo Researchers, Inc.; 5.9 (extremo inferior): © Manfred Kage/Peter Arnold, Inc.; 5.10: © Noble Proctor/Photo Researchers, Inc.; 5.11: © J. Burgess/SPL/Photo Researchers, Inc.; 5.12: © K. Malowski/Visuals Unlimited; p. 95: © Marc A. Blovin, National Biological Survey/U.S. Dept. of Interior Fish and Wildlife Service; 5.17 (descompositores): © R. Kessel & C. Shih/Visuals Unlimited; 5.17 (No.2): © David Phillips/ Visuals Unlimited; 5.17 (No.3): © Fred Hossler/ Visuals Unlimited.

Capítulo 6 Figura 6 1: Eldon Enger; 6.4: © Larry Mellichamp/Visuals Unlimited; 6.10b: © Vol. 63/Corbis; p. 114 (izquierda): © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; p. 114 (en medio): © Harold Hungerford/University of Southern IllinoisCarbondale; p. 114 (derecha): © Carl Bollwinkel/

University of Northern Iowa; 6.11b: ©William E. Ferguson, foto por Stephenie Ferguson; 6.12b: © Vol. 6/Corbis; 6.13b: © Vol. 37/Corbis; 6.14b: © Doug Wechsler/Animals Animals/Earth Scenes; p. 117: © Michael J. Balick/Peter Arnold, Inc.; © Peter K. Ziminski/Visuals Unlimited; 6.16b: © Vol. 44/PhotoDisc; 6.17b: © Vol. 36/ PhotoDisc; 6.18b: © Vol. 156/Corbis; 6.21: © Vol. 8/Corbis; 6.22:© Eldon Enger.

Capítulo 7 Figura 7.2 (oveja): © Steve Kaufman/Corbis; 7.2 (espantapájaros): © John W. Bova/Photo Researchers, Inc.; 7.2 (arbusto): M. Almufti@bextremo superiorenworld.com; 7.4 (izquierda): © Vol. 102/Corbis; 7.4 (en medio): © Vol. 86/Corbis; 7.4 (derecha): © Vol. 19/PhotoDisc; p. 138 (kudzu): © David M. Dennis/Tom Stack & Assoc.; p. 138 (polillas): ©William S. Omerod/Visuals Unlimited; p.138 (diente de león): © Vol. 26/PhotoDisc; p. 138 (moluscos): © Eldon Enger; p. 138 (estornino pinto): © Maslowski/Visuals Unlimited; p. 143: © Vol. 44/PhotoDisc; p. 145: The Hudson Bay Project. Foto proporcionada por Robert Jefferies.

Capítulo 8 Página 160: © Sue Cunningham Photographic.

Capítulo 9 Figura 9.1: © Irven Devore/Anthro Photo; 9.2: © Nimatellah/Art Resource, NY; 9.3: © The Field Museum CSGEO 75400C; 9.5a: © Vol. 26/PhotoDisc; 9.5b: © Van Bucher/Photo Researchers, Inc.; 9.6a: © Steve McCurry/ Magnum Photos; 9.6b: © Galen Rowell/Corbis; 9.7: © Margot Granitas/The Image Works.

Capítulo 10 Figura 10 7: ©William Campbell/Peter Arnold, Inc.; 10 9a: © Matt Meadows/Peter Arnold, Inc.; 10.9b: © David J. Cross/ Peter Arnold, Inc.; 10.10a: © Vol. 39/ PhotoDisc; 10.12: © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, fotógrafo; 10.15a: © John Running/Stock Boston; 10.16: © Michelango Durazzo/Magnum Photos; 10.17a: © Paolo Koch/Photo Researchers, Inc.; 10.18: © Stephen Krasemann/Photo Researchers, Inc.; 10.20b: © Tom McHugh/Photo Researchers,

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Inc.; 10.21: © Vol. 160/Corbis; 10.23: © Bettmann/Corbis; 10.24: © Susan Meiselas/ Magnum Photos; 10.25: © Hank Morgan/ Photo Researchers, Inc.; 10.26 (izquierda): © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, fotógrafo; 10.26 (derecha): © The McGrawHill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 10.26 (derecha): Cortesía de Anderson Windows, Inc.; 10.28: Cortesía de DaimlerChrysler AG, Stutgart.

Capítulo 11 Figura 11.1 (extremo superior): U.S. Air Force; 11.1 (en medio): © Tom McHugh/Photo Researchers, Inc.; 11.1 (extremo inferior): © SIU/Visuals Unlimited; 11.11: © TASS/Sovfoto/ Eastfoto; 11.12: © AFP/Getty Images; 11.13: © Alex Tsiaras/Photo Researchers, Inc.; 11.15: © Arthur-Bertrand/Peter Arnold, Inc.; 11.17b: © APWide World Photos.

Capítulo 12 Página 247 (izquierda): © Corbis; p. 247 (derecha): © Vol. 6/Corbis; 12.1 (izquierda): © G. Prance/Visuals Unlimited; 12.1 (en medio): © Corbis Website; 12.1 (derecha): © Vol. 102/ Corbis; 12.4: © John Cancalosi/Peter Arnold, Inc.; 12.5: © Vol. 31/Corbis; 12.6: © Julia Sims/ Peter Arnold, Inc.; 12.7 (izquierda): © Les Christman/Visuals Unlimited; 12.7 (derecha): © Vol. 19/PhotoDisc; 12.8b: © J. Eastcott & Y. Momatiuk/The Image Works; 12.11a, b: © Maurizio/Lanin/Corbis; 12.11c: © AP/Wide World Photos; 12.11d: © Eldon Enger; 12.11e: © Alison Fox, University of Florida; 12.12 (extremo superior izquierdo): © Tom Stack/Tom Stack & Assoc.; 12.12 (extremo inferior izquierdo): © Patrice/Tom Stack & Assoc.; 12.12 (extremo superior derecho): © Jack Fields/Photo Researchers, Inc.; 12.12 (extremo inferior derecho): Cortesía del Dept. de Fisheries, Olympia, WA; 12.14: © Dennis Paulson/ Visuals Unlimited; p. 268: © Kevin Schafer/Tom Stack & Assoc.; p. 269: © Vol. 6/ PhotoDisc; 12.15 (hurón): © Tom McHugh/ Photo Researchers, Inc.; 12.15 (garza): © Steven/C. Kauffman/Peter Arnold, Inc.; 12.15 (mariposa): © Edward Ross; 12.15 (tortuga): © Miguel Castro/Photo Researchers, Inc.; 12.15 (panda): © Corbis; 12.15 (trilio): © Jeff Le Pore/ Photo Researchers, Inc.; 12.18 (zarceta): © Gary Milburn/Tom Stack & Assoc.; 12.18 (pato): © Richard H. Smith/Photo Researchers, Inc.; 12.18 (ánade): © PhotoDisc Website; 12.18 (pato mandarín): © Ken Highfill/Photo Researchers, Inc.; p. 275: ©W. Perry Conway/Tom Stack & Assoc.

Capítulo 13 Figura 13.2 (extremo superior): © Red Diamond Stock Photos/Bob Coyle, fotógrafo; 13.2 (extremo inferior): © Vol. 74/Corbis; 13.3a:

© Vol. 74/Corbis; 13.3b: © Mark Phillips/Photo Researchers, Inc.; 13.3c: © Vol. 2/PhotoDisc; 13.4: ©W.T. Sullivan III/Photo Researchers, Inc.; 13.5: © Corbis Royalty Free; 13.6: © Vol. 102/ Corbis; 13.7: © AFP/Getty Images; 13.8: USDA; 13.9: © LouAnn Wilson; p. 296: © Robert W. Ginn/Unicorn Stock Photos; 13.11a: © Neil Rabinowitz/Corbis; 13.11b: © David YoungWolff/Photo Edit; 13.12: © Vanessa Vick/Photo Researchers, Inc.; 13.13 (izquierda): © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 13.13 (derecha): © Vol. 2/PhotoDisc.

Capítulo 14 Figura 14.4: © Vol. 98/Corbis; 14.11: © John Cunningham/Visuals Unlimited; 14.12: © Larry Miller/Photo Researchers, Inc.; 14.13b: © P. Newman/Visuals Unlimited; 14.14a: © Grant Heilman Photography; 14.14b: © Steve McCurry/Magnum Photos; 14.16a: © Mark Boulton/Photo Researchers, Inc.; 14.16b: © Grant Heilman Photography; 14.17: © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 14.18: © Vol. 252/Corbis; 14 19a: © Vol. 19/PhotoDisc; 14.19b: USDA Soil Conservation Service; 14.20a,b: © The McGrawHill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; 14.21a: © Grant Heilman Photography; 14.21b: © Link/Visuals Unlimited; p. 324: © Earl Roberge/Photo Researchers, Inc.; 14.22: © John Griffin/The Image Works; 14.23: © Francis de Richmond/The Image Works.

Capítulo 15 Figura 15 1: © Jacques Jangoux/Peter Arnold, Inc.; 15.2: © Vol. 111/Corbis; 15.3: © Earl Roberge/Photo Researchers, Inc.; 15.6: © Larry Lefever/Grant Heilman Photography; 15.7: © Toni Michaels; 15.8: Cortesía de J.E. Nugent, NW Michigan Horticulture Research Foundation; p. 340 (izquierda): © Dave Bartruff/Corbis; p. 340 (derecha): © Erica Lansner/Stone/Getty Images; p. 343: © Novastock/PhotoEdit; 15.11a: © Jeremy Burgess/SPL/Photo Researchers, Inc.; 15.12a-d: © Dr. Benard Blossey/Dept. of Natural Resources, Cornell University.

Capítulo 16 Página 360 (en medio): © Gene Marshall/Tom Stack & Assoc.; p. 360 (derecha): © Ken W. Davis/Tom Stack & Assoc.; p. 360 (extremo inferior): © Vol. 77/PhotoDisc; p. 360 (extremo superior izquierdo): © Toni Michaels; 16.9a: © Vol. 19/PhotoDisc; 16.9b: © Vol. 102/Corbis; 16.9c: © John Colwell/Grant Heilman Photography; 16.10a: © Vol. 39/PhotoDisc; 16.10b: © Science VU/Visuals Unlimited; p. 363: © Hartmut Schwarzbach/UNEP/Still Pictures/Peter Arnold, Inc.; p. 367: © Steve Elmore/Tom Stack & Assoc.; 16.15a: © Ray Pfortner/Peter Arnold, Inc.; 16.11: © Jan Butchofsky-Houser/Corbis; 16.15b: © Bob

Daemmrich/Stock Boston; 16.15c: © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo; p. 376 (extremo superior): © Vol. 6/ PhotoDisc; p. 376 (extremo inferior): ©Wendell Mentzen/Index Stock Photography; 16.16: © Mark Gibson; p. 379: © TASS/Sovfoto/ Eastfoto; 16.19: © Eldon Enger; p. 381: © Geoffrey Clifford/The Image Bank/Getty.

Capítulo 17 Figura 17.4: © Vol. 31/PhotoDisc; 17.6a, b: © Peggy/Yoram Kahana/Peter Arnold, Inc.; p. 398: © Vol. 31/PhotoDisc; 17.12: © Don and Pat Valenti/Tom Stack & Assoc.; 17.13: © John Shaw/Tom Stack & Assoc.; 17.14: © The Canadian Press; p. 404: © The McGraw-Hill Companies/Roger Loewenberg, fotógrafo.

Capítulo 18 Figura 18 5: © Rapho Agency/Photo Researchers, Inc.; 18.10: © David M. Dennis/Tom Stack & Assoc.; p. 427 (todas): © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, fotógrafo; p. 431: © David Putnan, Courtesy of Weyerhaeuser; p. 433 (todas): © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, fotógrafo.

Capítulo 19 Figura 19.2 (plásticos, pintura, gas, zapatos): © The McGraw-Hill Companies, Inc./Bob Coyle, fotógrafo; 19.2 (granja): © John Colwell/Grant Heilman Photography; 19.2 (píldoras): © Vol. 18/PhotoDisc; 19.2 (automóviles): © Benelux Press BV/Photo Researchers, Inc.; p. 439: © Kerry T. Givens/Tom Stack & Assoc.; p. 441: © Lowell Georgia/Photo Researchers, Inc.; 19.3: © Gary Milburn/Tom Stack & Assoc.; p. 444: © The McGraw-Hill Companies, Inc./Barry Barker, fotógrafo.

Capítulo 20 Figura 20.1 (izquierda): © Michael Dwer/Stock Boston; 20.1 (derecha): © Ashvin Mehta/Dihodia Picture Agency/The Image Works; 20.2 (izquierda): © Red Diamond Photography/Bob Coyle, fotógrafo; 20.2 (derecha): © Laurence Loway/Stock Boston; 20.3: © John Neubauer/Picture Quest; 20.9a: Cortesía de New York State Dept. of Environmental Conservation; 20.9b: © Paul David Mozell/ Stock Boston; p. 464 (izquierda): © C. Osbourne/ Photo Researchers, Inc.; p. 464 (derecha): © The McGraw-Hill Companies, Inc./Roger Loewenberg, fotógrafo; 20.10: © Forrest Anderson/Liaison Agency/Getty; 20.11 (derecha): © A. Ramey/Stock Boston; 20.11 (izquierda): © Corbis Royalty Free; 20.12b: © Peter Turnley/Corbis; p. 470: © Greenpeace/ Morgan.

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Nota: Las figuras y tablas, indicadas con f y t, respectivamente, se citan sólo cuando aparecen fuera de las discusiones del texto relacionado.

A absorción del carbono, 446 (ACCARM) Agencia de Control de la Contaminación del Agua Regional de Monterrey, 359 accidentes nucleares, 230-233 acción erosiva, 315-316, 317f ácido desoxirribonucleico (ADN), organismos genéticamente modificados y, 347-348 ácido sulfúrico, 193 ácidos, características, 68, 69f formación del suelo y, 310 acuacultura, 262-264 Acuerdo Eurasiático sobre Conservación de las Aves Acuáticas Africanas, 275 Acuerdo Internacional de la Madera Tropical (ITTO), 32 Acuerdo sobre Cooperación para el Desarrollo Sostenible de la Cuenca del Río Mekong, 15 aditivos en la comida, 344 acuíferos, 354-355, 356f acuíferos confinados, 355, 356f acuíferos no confinados, 354, 356f acumulación de residuos y crecimiento de la población, 137 aditivos alimenticios, 344 ADN, organismos genéticamente modificados y, 347-348 África, conservación del ave acuática, 275 disputas de agua internacional y, 371t fertilidad del suelo y hambruna, 327 manejo de la población del elefante, 143 reservas de petróleo y gas, 191f tierra adaptada para la agricultura, 318t uso del agua, 358f VIH/SIDA y, 164 África del sur reactores nucleares, 226t tierra adaptada para la agricultura, 318t África subsahariana, VIH/SIDA y, 164 Agencia de Control de la Contaminación del Agua Regional de Monterrey, 359 agencias de planificación regional, 293-294, 295t Agenda 21, 7, 472 Agencia de Protección Ambiental (EPA) análisis de costo-beneficio de OMB, 462 criterio de contaminantes del aire, 391t Decreto de agua potable segura y, 464 fallo de crecimiento rápido, 302 funciones administrativas, 461, 462f iniciativas del agua, 358

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jerarquía de la contaminación y prevención, 446,447f justicia ambiental, 29 Oficina de justicia ambiental, 28, 29 programa de reducción del mercurio, 58 prueba de radón y, 414 recomendaciones para fumadores pasivos, 404 regulación de pesticidas, 342 sustancias peligrosas definidas por, 436-437 agostado, 106 agricultura, 329-351 biomasa y, 208-209, 211 cambio del clima y, 409 ciclo del nitrógeno y, 98 combustibles fósiles frente a potencia muscular y, 332 contaminación del agua, 343, 368, 370, 381 contaminación del suelo soviético, 341 desarrollo de, 330-332 en el bosque húmedo tropical, 117 enfoques alternativos para, 343-348 erosión y, 315, 316 métodos de cultivo, 320-323 modelos americanos de uso de la tierra, 317f modelos de uso mundial de la tierra, 318t orgánico, 344, 345, 349 pérdida del hábitat y, 145, 256, 259-260, 261f prácticas de conservación del suelo, 316-323, 327 preocupaciones ambientales regionales, 8-12 producción industrial de ganado, 343 productos residuales, 343, 420, 421t uso de fertilizantes. Ver fertilizantes uso de pesticidas. Ver pesticidas uso del agua, 358-359, 360f uso químico, 333-343 agricultura alternativa, 343-348 definición, 344 manejo de la peste, 345-348 protección del suelo y el agua, 344-345 Agricultura, Departamento estadounidense de normas “orgánicas”, 349 agricultura de precisión, 345 agricultura intensiva de labor, 330-331 agricultura mecanizada, 331-332 agricultura orgánica, 344. Ver también agricultura alternativa normas USDA, 349 suelo y recursos de agua y, 345 agricultura sostenible, 10, 344 agua, 353-354 sistemas solares activos y cuerpos de, 207 Ver ecosistemas acuáticos; canales; entidad específica agua de diversión, 372-373 agua limpia, decreto de, 360, 462, 463f

agua potable, 353 agua potable, contenido de plomo 383 aguas subterráneas, 354 acuíferos, 354-355, 356f contaminación agrícola, 343 contaminación, 369-371 aire tóxico, 391, 397 Alaska, 195-196 Alaska conservación de la Tierra, 195-196 derramamiento de petróleo Exxon Valdez, 25, 26f, 369 El conflicto de la industria del petróleo ANWR, 195-196 Alemania alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de electricidad y precio, 179t consumo de energía, 175t, 177t contribuciones de la gasolina, 178f reactores nucleares, 225, 226t, 239 alewives (pez norteamericano parecido al sábalo o arenque), 266 alfabetización de las mujeres, fertilidad, e INB, 153f alimento orgánico, 349 almacenamientos, 423-424, 425f, 426f disposición de residuos peligrosos, 28, 447 riesgo de contaminación, 370 almacenamientos de residuos peligrosos, 443-444, 445f almacenamiento de residuos sólidos municipales, 423-424, 425f, 426f alternativas de combustible para vehículos, 183 amamantar, 152 ambiente, 79-80 valores humanos y, 20 problemas para la regulación. Ver regulación definición, 5, 79 acercamiento del ecosistema a, 7-8 amenazas de la biodiversidad, 255-268 búho manchado del norte, 268 organismos de las pestes, 266-267 pérdida del hábitat, 255-261 sobreexplotación, 261-266, 267f ANA(ácido naftaleneacético), 337 análisis de costo-beneficio, 47-48 de regulaciones de la EPA, 462 preocupaciones sobre, 48, 49f análisis del ciclo de vida, 53 Angola, exportaciones de petróleo, 179t anidado del parasitismo, 89 animales y plantas en peligro de extinción, 30, 32, 143 ANSI, Instituto de Normas Nacionales Americanas, 469

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antracita, 192 ántrax, 466-467 antropocéntrico, 21 ANWR perforación y, 196 apacentamiento bosque tropical húmedo, 117 búho manchado del norte y, 268 impacto ambiental del, 257-258 aquicludes, 355, 356f, aquilea, eurasiática, 265 aquitardos, 355, 356f arar, 320, 322t Arabia Saudita, exportaciones de petróleo, 179-180 árboles leguminosos, fertilidad del suelo y, 327 arbustos mediterráneos, 114-116 arcilla, textura de suelo y, 310 áreas de agua escénica, 377-378, 380 áreas de inundación, crecimiento urbano y, 288-289 arena, textura del suelo y, 310 Argentina estándar de vida y crecimiento demográfico, 155f reactores nucleares, 226t tierra adaptada para la agricultura, 318t arbusto mediterráneo, 114-116 áreas metropolitanas. Ver Centros urbanos armas aviones como, 229-230 biológicas, 466-468 nucleares, 228-229, 468 petróleo como, 465-466, 467f químicas, 467-468 armas biológicas, 466-468 armas nucleares, 228-229, 468 armas químicas, 467-468 Armenia, producción de energía nuclear, 226t arroyos ecosistemas, 127-128 uso de agua de arroyos, 360, 362, 364 asbestos, 413t asentamientos. Ver asentamientos urbanos bosques asentamientos a lo largo de las carreteras, 284 asentamientos urbanos, 284 crecimiento inteligente y, 299 factores que contribuyen a los, 285-287 problemas asociados con, 287-290 tipos de, 284-285 Asia. Ver también país específico reservas de petróleo y gas, 191f uso del agua, 358f astenósfera, 306 Aswan Dam, 198 atmósfera, 389, 390 contaminación. Ver contaminantes del aire; contaminación del aire gas invernadero, 412 lluvia ácida, 400-403 mejora de calidad del aire, análisis de costobeneficio, 48t recalentamiento mundial y cambio de clima, 403, 405-411 átomos ciclos biogeoquímicos, 95-99 estructura de los, 67 fisión nuclear, 222-224, 226-227 fusión nuclear, 227, 228f AT&T prevención de la contaminación, 52

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Australia consumo de energía, 175t, 177t diversión acuática en las Ciénegas Macquarie, 373 reservas de petróleo y gas, 191f Austria, consumo de electricidad y precio, 179t automóviles combustible alternativo, 183 consumo de energía, 176-177,178t consumo de petróleo y, 173-174 diseño eléctrico híbrido, 184 economía de combustible, política gubernamental y, 178-179 hábitos de conducción, 178t planificación urbana y, 295-297 problemas de contaminación atmosférica de México, DF, 392 tecnología celular del combustible, 184, 215216 tendencias urbanas y, 287-288 uso urbano, reducción, 174 auxins, 336 aves acuáticas acuerdo de conservación africano eurasiático, 275 problemas de manejo, 274-275 aviones, terrorismo y, 229-230

B baby boom de la posguerra, 160-161 Bacilus anthracis, 466-467 Bacilus thuringiensis israeliensis (BTI), 347-348 Bacilus thuringiensis, 347, bacterias ciclo del nitrógeno y, 97-98 coliforme fecal, 366 como agentes de control de pestes, 347-348 como arma biológica, 466-468 curva de crecimiento de la población, residuos y, 137 producción de metano, 406-407 bacterias coliformes fecales, 366 bacterias de fijación del nitrógeno, 97 bacterias de nitrificación, 97 bacterias de vida libre fijadoras de nitrógeno, 97 bacterias desnitrificadoras, 97 bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno, 97 Bangladesh alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de energía, 175t, 177t inundación, 55 Programa de microcréditos de Grameen, 157 ballena gris, controversia por la captura, 34 Banco de Grameen, 157 Banco Mundial, proyecto del Mar Aral del Norte, 379 Bangladesh, 55 bases, 68, 69f basura. Ver residuos sólidos Bélgica, reactores nucleares, 226t beneficio de la EPA, 462 bioacumulación, 13, 338-339 biocéntrico, 21, biocidas, 334, biodegradable, 46 biodegradación de sustancias peligrosas, 446

biodiversidad, 246-279 biomagnificación, 338-339 biomas, 110-122. Ver también bioma específico bosque deciduo templado, 118-119 bosque templado húmedo, 120 bosque tropical húmedo, 116-118,313 bosque tropical seco, 116 efectos de la elevación en el clima y la vegetación, 111, 112f definido, 110 desierto, 111-112, 113f el arbusto mediterráneo, 114-116 pradera, 112-114 sabana, 114, 115f taiga/bosque conífero del norte/bosque boreal, 119-120, 121f tundra, 120-122 biomasa, 93, 208, acuática, invasiva no nativa, 126 cambio del clima y, 410 conflictos de la biodiversidad, 251-253 biomasa del follaje, fertilidad del suelo y, 327 biotecnología, 347-348 bisonte, 269 boletín geológico de Estados Unidos estudios de los contaminantes del agua residual, 368 bosque(s). Ver también bosque húmedo área, cambios en los, 257f cambio climático y, 409, 410f efectos de la lluvia ácida, 401 enfermedades/infestaciones en, 265 mantenimiento del ecosistema, 256 prácticas de manejo, pérdida del hábitat y, 256259, 268 preocupaciones ambientales regionales, 12, 13f región oriental de Norteamérica, 12, 13f suelo, 313, 314f taiga/coníferos nórdico/boreal, 119-120, 121f templado deciduo, 118-119 tropical seco, 116 bosque deciduo templado, 118-119 Ver también política ambiental; política gubernamental/publica bosque húmedo Pacífico Noroeste, 120, 268 templado, 120 tropical, 116-118, 313 bosque templado húmedo, 120 bosques boreales, 119-120, 121f bosques coníferos nórdicos, 119-120,121f bosques coníferos/boreal del norte, 119-120, 121f bosques secos tropicales, 116 bosques templados deciduo, 118-119 bosques templados húmedos caducos búho manchado del norte y, 268 protección del Noroeste del Pacífico, 120 bosques tropicales húmedos, 116-118 calidad del suelo, 313 uso y recursos de los, 117 Brasil alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de energía, 175t, 177t planta de potencia Itaipu, 198-199 reactores nucleares, 226t BTI (Bacilius thuringiensis israeliensis), 347-348

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búfalo del Parque Nacional de Keoladeo, India, 6 búho manchado del norte, 268 Bulgaria, reactores nucleares, 226t Bush, George W., Montaña Yucca y, 237 BWC (Convención de Armas Biológicas), 467 BWR (Reactores de ebullición de agua), 223

C cadenas alimenticias, 93-95 contaminantes de los Grandes Lagos, 95 metilmercurio en las, 441 calentamiento global, cambio climático, y, 403, 405 causas, 405-407, consecuencias potenciales, 407-410 dirección del cambio climático, 410-411 calidad del agua, legislación de Estados Unidos, 459t calidad del aire Legislación de Estados Unidos, 459t. Ver también Acuerdo de Aire limpio, Estados Unidos mejorar la, análisis costo-beneficio, 48t normas del contaminante, 391 California Decreto de Planificación para la Conservación de la Comunidad Natural, 245 leyes para fumadores, 404 riego, 359 sequía, uso del agua y, 361 calor como producto de fisión nuclear, 222-223 contaminación térmica, 233-234, 235f, 360, 369 flujo de energía, 72-73, 74, 92-93 geotérmico, 203-204 latente, 71 sensible, 71 solar, 206-207 calor latente, 71 calor sensible, 71 cambio de rural a urbano en las naciones en vía de desarrollo, 283 en Norteamérica del, 281, 282f cambio del clima, calentamiento global y, 403, 405 causas, 405-407 consecuencias potenciales, 407-410 dirección, 410-411 cambios en la agricultura, 330 Camboya, Cuenca del Río Mekong y, 15 campo pardo, 298 Canadá cambio climático y, 409 conservación del suelo y, 320, 321f consumo de energía, 175t, 177t consumo y precio de la electricidad, 179t contribuciones de la gasolina, 178 disputas internacionales, 371t pérdidas del ecosistema, 129 preservación de, 377-378, 380 tierra adaptada para la agricultura, 318t Tratado de Límites de Aguas Territoriales, 6 uso de la tierra en Norteamérica y, 281, 282f uso del agua de arroyos y, 360, 362, 364 uso recreativo frente al industrial, 13-14 cáncer, radiación y, 233 capacidad de conducción, 136-137, 139 capacidad hidroeléctrica, 198 características de la población mundial, 151 carbamatos, 335

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carbón categorías, 191-192 consumo, 172, 173f, 187f formación, 189-190 problemas de extracción, 192-193 recursos y consumo en China, 200 reservas mundiales recuperables, 190f carbón bituminoso, 192 carbón de lignito, 191-192 carcinogéno, 393 carne de arbusto, 264 carnívoros, 91 Carson, Rachel, 23 cartón, 44 cartón corrugado, 44 catalizadores, 69 caza. Ver prácticas de captura caza de ballenas Comisión Internacional Ballenera, 470 controversia de la Bahía Neah, 34 CDS (Comisión de Desarrollo Sostenible), 471 celdas solares, 208 células fotovoltaicas, 208, 209f Centroamérica, uso del agua, 358f centro de la naturaleza, 297 centros urbanos canales y, 281, 282f consumo de energía, 174 contaminación del agua, 366-368 en las naciones en vía de desarrollo, 283 fallecimiento de las ciudades centrales, 288 migración rural a, 281, 282f, 283 migración urbana a suburbana, 283-285 pérdida del hábitat y, 260-261 planificación del uso del agua, 371-372 poblaciones humanas y, 160 pobreza y, 160 residuos sólidos, 212t, 420-421, 422f, 423f. Ver también disposición de residuos sólidos resultado del crecimiento no planeado, 287-290 CERCLA (Ley de respuesta integral de compensación y obligación), 443-444 CERES (Coalición para la economía ambientalmente responsable) Principios, 26 CFC. Ver clorofluorocarbonados chaparral, 114-116 Chernobyl, accidente de la planta nuclear, 230-233 Chesapeake, pesca del cangrejo azul en la Bahía, 3 China alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo y producción de alimentos, 340 consumo y producción de energía, 175t, 177t, 188, 200-201, 463-464, 465f dique Tres Gargantas, 217 ganancia por la eficiencia de energía, 411 políticas y resultados de la población, 154-155 reactores nucleares, 225, 226t, 239-241 reservas de petróleo, 191f residuos peligrosos y materiales tóxicos, 448 tierra adaptada para la agricultura, 318t ciclo de la población del norte, 140 ciclo del carbono, 96-97 ciclo del fósforo, 98-99 ciclo del nitrógeno, 97-98 ciclo de vida de las toxinas, 436f ciclos de nutrimentos en los ecosistemas, 95-99

ciclos biogeoquímicos, 95 ciclo del carbono, 96-97 ciclo del fósforo, 98-99 ciclo del nitrógeno, 97-98 impacto humano en los, 99-100 ciclo hidrológico, 354-355 cambio climático y, 407-409 influencias humanas en, 355-356 ciclos helada-descongelamiento, 307 ciencia, 63 ambiental, 5 limitaciones de la, 65-67 métodos de investigación, 63-65 Parque Nacional Keoladeo y la, 6 ciencia ambiental, 5 CITA (Convención sobre Comercio Internacional en Especies Ciudades. Ver centros urbanos; planeación urbana ciudades regionales, 284-285 claro-cortante, 257 climagrafía de Acapulco, 116f climagrafía de Chicago, 119f climagrafía de El Cairo, 113f climagrafía de Fairbanks, 121f climagrafía de Moscú, 121f climagrafía de Nairobi, 115f climagrafía de Roma, 115f climagrafía de Singapur, 118f climagrafía de Teherán, 113f Clinton, Bill, órdenes ejecutivas ambientales de, 28, 29 clorofluorocarbonados (CFC) como gas invernadero, 405, 406t disminución en, 470-471 globalización y, 411 reducción de ozono y, 403,471 cloruro de polivinilo (PVC), 427 codorniz, 272, 273f coevolución, 85 cogeneración de biomasa, 210 comadreja (cola corta), 140 combinaciones genéticas, 249 combustible, 211-212, 215 combustible flex, uso en automotor, 183 combustibles. Ver también combustibles fósiles; energía nuclear biocombustibles, 75, 210-211 combustible alternativo para vehículos, 183 consumo de la biomasa en las naciones en vía de desarrollo, 176 combustibles de biomasa fuentes, 208-209 impacto ambiental, 211 mundo en vía de desarrollo y, 176 proceso de conversión, 208-211 combustibles de etanol, 75, 210-211 combustibles fósiles, 172 consumo, 187t, 191-197 contaminación atmosférica y, 398 en el ciclo del carbono, 97 formación y distribución de, 189-190,191f quema, ciclos de nutrimentos y, 99 Reservas de, 188, Revolución Industrial y, 172-173 uso agrícola, 332, combustión, 74, 210 combustión directa de biomasa, 210 comensalismo, 88, 89f, 90

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comercio acuario, 264 comercio de especies en peligro de extinción, 30 comercio internacional de especies en peligro, 30 de especies enfermas, 90 estándares ISO y, 469 y los residuos peligrosos,47-449 Comisión sobre Derechos Civiles, EU, informe “No en mi traspatio”, 29 Comité Asesor Biestatal del Cangrejo Azul, 3 Comisión Colectiva Internacional, 6 Comisión Europea (CE), decomisos planta nuclear políticas, 235 Comisión Internacional de la Caza de Ballenas, 34, 470 Comisión sobre Desarrollo Sostenible (CDS), 471 comparaciones de la población de México y EU, 163 competencia, 86-87, 90 competencia interespecífica, 87 competencia intraespecífica, 87 composta, 428 composta de pilas aireadas, 428 compuesto de vaso adjunto, 428 compuestos, 68, compuestos orgánicos volátiles (COV), 394, 413 compuestos, reciclamiento, 432f computadoras, disposición de, 444 comunidad, 90 comunidad pionera, 105 crecimiento urbano y el sentido de, 287-288 interacciones del ecosistema, 90-100. Ver también ecosistema(s) comunidad clímax, 105 biomas. Ver biomas conceptos modernos de, 108-110 frente a comunidades sucesionales, 107 comunidad sostenida por la agricultura (CSA) comunidad pionera, 105 Comunidades habitables, decreto de (MinneapolisSt. Paul), 302 comunidades sucesionales frente a comunidades clímax, 107 Condado Warren (NC), protestas por residuos peligrosos, 28 cóndor de California, 275 cóndores, 275 conductas de alimentación del ganso de nieve, 145 Conferencia de las Naciones Unidas sobre Ambiente y Desarrollo (UNCED), 6-7, 472 Conferencia de Kyoto sobre el Cambio Climático, 7 Conferencia de Río de Janeiro sobre Ambiente y Desarrollo, 7, 472 conflictos de biodiversidad, 251-253 conocimiento científico, Parque nacional Keoladeo y, 6 Consejo sobre la Calidad Ambiental (CCA), 461 conservación de la energía, 213-216 del agua, 358, 359f ley de conservación de la masa, 65 planes de conservación del hábitat, 83 prácticas agrícolas, 316-323, 327 programa de apoyo de tierras de labrantío de Pennsylvania, 292 conservación de la agricultura, 292

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riesgos percibidos frente a verdaderos, 42-43 conservación de la masa, ley de, 65 conservación del cultivo, 321-323 consumidor de resinas empaquetadas, 427 consumidores, 91, consumidores primarios, 91 consumidores secundarios, 91 consumismo verde, 473-474 consumo de electricidad y precio, 179t consumo de energía, 174-175 consumo de energía comercial, 175 consumo de energía residencial, 175 consumo de petróleo como problema ético, 31 historia del, 172-174, 188-189 importaciones de crudo de Estados Unidos, 179t mundial, 187f nacional per cápita equivalente al consumo de energía, 175t, 177t OPEP y, 179-180 proyecciones del, 181 consumo, ética de, 29-32. Ver también consumo de energía; consumo y producción de alimentos; consumo de petróleo consumo y producción de alimentos en África, 327 cambio climático y, 409 captura de fauna, 264 crecimiento demográfico humano y, 156-159 economía china y, 340 ética, 31, normas “orgánicas”, 349 uso de pesticidas y, 343 contaminación, 46. Ver también contaminación del aire; agrícola, 10, 343, 344, 345, bioacumulación, 13 contaminación del agua; o el contaminante específico estética, 296 ética corporativa y, 24, 25 fuentes e impactos, 365t niveles en el traspatio, 25, 29 radiación/residuos nucleares, 232, 240 redesarrollo interno de la ciudad y, 297-299 ruido, 399 técnicas de prevención, 52 térmica, 233-234, 235f, 360, 369 contaminación atmosférica, 390, 392, 398 basada en el carbón, 193 basada en el combustible, 212 basada en los residuos, 213 contaminantes, 390-397 crecimiento urbano y, 287 en la ciudad de México, 392 interior, 411, 413-414, 415f métodos de control, 397-400 opción política y personal y, 417 problemas regionales, 5-6 contaminación con fósforo, 387 contaminación de mercurio, economía y riesgos, 58 contaminación del agua, 364-366 agrícola, 343, 368 aguas subterráneas, 369-371 crecimiento urbano y, 288, 289f efectos de los fertilizantes, 99-100, 368, 381 industria frente a naciones en vía de desarrollo, 363

industrial, 368-369 Los Grandes Lagos y la Costa Este, 13 municipal, 366-368 petróleo marino, 369 térmica, 233-234, 235f, 360, 369 contaminación del aire interior, 411, 413-414, 415f contaminación del agua municipal, 366-368 contaminación del río Ganges, 367 contaminación estética, 296 contaminación marina de petróleo, 369 contaminación por ruido, 399 contaminación térmica, 233-234, 235f, 360, 369 contaminación visual, 296, contaminantes biológicos, 413t contaminantes del aire calentamiento mundial y, 409 ceniza de la incineración, 425-426 clases generales de, 390-397 compuestos orgánicos volátiles, 394 dióxido de nitrógeno, 393 dióxido de sulfuro, 393 monóxido de carbono, 391-392 ozono nivel terrestre, 394-397, 417 partículas de materia, 392-393 peligrosos, 391, 397 plomo, 393-394 contaminantes no persistentes, 440 contaminantes peligrosos del aire, 391, 397 contaminantes persistentes, 440, contaminantes primarios del aire, 390 contaminantes secundarios del aire, 390-391 contribuciones como instrumento basado en el mercado, 51-52 precio de la gasolina y, 178, 475 sobre las bolsas de plástico de las compras, 433 control de inundaciones cambio climático y, 409 dique Tres Gargantas y, 217 control de la natalidad para los elefantes, 143 para los humanos, 152 Convención de Armas Biológicas (BWC), 467 Convención de Basilea, 448-449 Convención de las Naciones Unidas sobre el Combate de la Desertificación (UNCCD), 318 Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, 32 convenciones Convención de Basilea, 448-449 Convención para la regulación de la caza de ballenas, 470 Convención sobre diversidad biológica, 269 Convención sobre comercio internacional en especies de flora y fauna silvestre en peligro de extinción (CITA), 30, 32, 143 Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, 32 Corea. Ver Corea de Norte; del Sur Corea del Norte, reactores nucleares, 226t Corea del Sur construcciones de potencia nuclear, 225 consumo de electricidad y precio, 179t reactores nucleares, 226t, 241 corporación(es), 25 Corporación de Potencia Estatal de China, 201 ética ambiental, 24-27 prevención de la contaminación, 52 responsabilidad de producto extendida, 54

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Corporación de Georgia-Pacífico, 54 corrosividad, 437 cosecha selectiva de árboles, 258 cosechas, calentamiento global y, 409 normas “orgánicas”, 349 resistencia de la peste, 347-348 costos ambientales 45-47 del retiro de reactores nucleares, 234-236 métodos de riego y, 359, 360f costos ambientales, 45-47 costos de la contaminación, 47 costos de prevención de la contaminación, 47 costos diferidos, 45 costos externos, 45 CPEC (Corporación de Potencia Estatal de China), 201 crecimiento. Ver crecimiento demográfico crecimiento cero de la población, 152 crecimiento de la población. Ver también crecimiento de la población humana especies invasivas, 138, factores de influencia, 135, 137 ganso de nieve menor, 145 crecimiento de la población humana, 140-142, 144, 152, 155-156, 162 consecuencias probables, 162 duplicando el tiempo, 141, 142f estándar de vida y, 155-156 factores que influyen, 150-155 hambruna, producción de alimento, degradación ambiental y, 156-159 Malthus, ensayo sobre el, 150 pobreza y, 156 transición demográfica, 159-160 crecimiento inteligente, 299, 302 crecimiento y desarrollo económico, 24 biodiversidad y, 11 comida en China consumo/producción y, 340 consumo de energía y, 177-182 ética ambiental y, 24 población mundial, combustibles fósiles, consumo y rendimiento económico, 187t problemas del cambio climático, 410-411 tendencias de inmigración a Norteamérica y, 163 cría selectiva, genética, diversidad y, 249 criterios de los contaminantes del aire, 391 cubierta de arcilla, 310 cubierta de estiércol y paja, 426, 428 cubierta, 272 cuenca del Río Mekong y, 15 cuestionar y explorar, 63-64 cultivo. Ver agricultura; fertilizantes, tierras de cultivo pérdida de, crecimiento urbano y, 288, 289f Programa de preservación de Pennsylvania, 292 cultivo de arreo, 321-322 cultivo de cubierta de estiércol y paja, 321, 322t cultivo de la franja, 321, 322t cultivo en granjas, 319-320 cultivo reducido, 321, 322t cultivo resistente al desarrollo, 347-348 cultivos de contorno, 319 Cumbre de la Tierra, 6-7, 472 cumplimiento de fronteras, 52-53

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cuotas, como instrumento basado en el mercado, 51-52 curva de crecimiento de la población, 135-136 bacteriana, 137 humana 140-141 curva de suministro/demanda, 43 curva de supervivencia, 133

D DBO (demanda bioquímica de oxígeno), 127, 364, 366f decibelios, 399 decisiones de compra, fuente de reducción y, 429 decomiso de reactores nucleares, 234-236 Decreto de protección de la fauna (India), 6 Decreto del desierto de 1964, Estados Unidos, 270 DDT biomagnificación, 338, 339f como contaminante permanente, 440 contaminación del suelo soviético y, 341 perspectiva histórica en, 334 Decreto de aire limpio, Estados Unidos, 400 combustibles oxigenados bajo, 75 Decreto de agua limpia beneficios, 360, 462, 463f Decreto de agua potable segura, 464 Decreto de conservación de las tierras de interés nacional de FLA (Frente de Liberación Animal), 36 Decreto de conservación y recuperación del recurso (DCRR), 437 Decreto de control del ruido de 1972, 399 Decreto de especies en peligro de extinción, EU, 83 Plan de conservación de California y, 245 transitorios, exenciones y rectificaciones, 270 Decreto de Política Ambiental Nacional (DPAN), 461 deforestación, 256 efecto de invernadero y, 405 en la India, 55 pérdida del hábitat y, 256-259 tropical, 117, 258-259 deforestación tropical, 117, 258-259 degradadores, 91 demanda, 43. Ver también suministro y demanda demanda bioquímica de oxígeno (BOD), 127, 364, 366f amenazas a, 255-268 beneficios humanos y económicos, 11 conflictos, 251-253, conversión de biomasa y, 211 definición, 247 diversidad de especies, 249, 250t diversidad del ecosistema, 249-250 diversidad genética, 248-249 pérdida y extinción, 247-248 pérdidas norteamericanas, 129 preservación, 268-277 recursos del bosque tropical húmedo, 117 valor de, 250, 254-255 demografía, 151, poblaciones adultas, política pública y, 165 densidad de la población, 135, 150 deposición ácida, 193, 400-403 depósitos, potencia hidroeléctrica y, 197-201 depredación, 86 depredadores, 86, 89, 267 depredadores naturales, como agentes de control de pestes, 346-347

derramamiento de cianuro, 464-465 derramamientos de petróleo, 195 Exxon Valdez, 25, 26f, 369 Guerra del Golfo, 466, 467f desarrollo de brownfields, 298 desarrollo del tracto, 284 desierto de la región norte de Norteamérica, 8, 9f desarrollo sostenible, 7, 54 economía y, 54-56 manejo sostenible de las poblaciones de fauna, 272 poblaciones de peces, 275-276 poblaciones migratorias, 274-275 valoración de la población y, 273-274 análisis del hábitat y, 272, 273f acuerdos internacionales en, 7 desechos de la minería, 233, 234f desertificación, 211f, 260, 261f, 318 desgaste mecánico, 307-308 desgaste químico, 308 desierto, 8, 270 regional ambiental problemas de designación de los Estados Unidos, 270, 272 preocupaciones, 8, 9f, 11-12 desierto norte, 8, 9f desiertos, 111-112, 113f perfil del suelo, 313, 314f región oriental seca de Norteamérica, 10-12 destrucción y protección del hábitat del matorral de artemisa, 245 detritos, 93 deuda ambiental, 455, 456f deuda por cambios en la naturaleza, 56 deuda, ambiental, 455, 456f Día de la Tierra, 458 Diario Oficial Nacional del estudio de residuos y comunidades minoritarias, 28-29 dientes de león, 81-82, 138 dieta China, desarrollo económico y, 340 inadecuada, resultados de salud por, 158-159 nivel trófico del consumo de alimentos, 157159 digestión anaeróbica de biomasa, 210 digestor de metano, 209f dióxido de azufre (SO2), 393 dióxido de carbono ciclos de nutrimentos y, 99 como gas de invernadero, 405, 406t consumo de carbón y, 193 conversión de la biomasa y, 211 emisiones chinas, 200 dióxido de nitrógeno, 393, 413t Dique Tres Gargantas, 217 diques dique Tres Gargantas, 217 hidroeléctricos, 198-199, 362 problemas ambientales, 109, 199-201 sitios de la marea, 202 diseño. Ver diseño del producto, 366-368 diseño del producto reducción de la fuente, 428-429 vehículos eléctricos híbridos, 184 disposición. Ver disposición de residuos sólidos disposición de cenizas y toxicidad, 425-426 disposición de residuos. Ver también Disposición de residuos sólidos

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crecimiento de la población y, 142 legislación de Estados Unidos y, 459t material radioactivo, 233, 236-238, 240 disposición de residuos sólidos, 422, 424f composta, 428 cubierta de estiércol y paja, 426, 428 incineración, 424-426, legislación de los Estados Unidos, 459t reciclado, 429-431, 432f, reducción de las fuentes y, 428-429 rellenos sanitarios, 423-424, 425f, 426f residuos peligrosos, 446-447 sobrecarga minera, 422 disposición terrestre de residuos peligrosos, 447 distribución de edad, 134-135 de madres embarazadas, 152 definición, 134, 152 en Estados Unidos, 160-161 distribución espacial, 135 diversidad biológica, Convención sobre, 269 diversidad de especies, 249, 250t diversidad de la región del sur de Norteamérica, 14, 16f diversidad del ecosistema, 249-250 diversidad genética, 248-249 diversión en el agua, 372-373 dosis letal, 439 dragado, 362, 364 drenaje de mina ácida, 193 Dicrostonyx groenlandicus (lemming, ratón de Noruega), 140

E ecocentrismo, 21, ecología, 78-101 conceptos básicos, 79-82 definición 79 industrial, 27 interacciones de comunidad y ecosistema, 90100 interacciones de los organismos, 86-90 niveles orgánicos, 79f selección natural y evolución, 82-86 sistemas ecológicos frente a sistemas económicos, 48-49 ecología del castor, 80-81, 82f ecología industrial, 27 ecomarcas, 474 economía, 43 alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 152, 153f asentamientos urbanos y, 286 contaminación por mercurio, 58 contexto ambiental, 43-50 desarrollo sostenible y, 54-56 herramientas ambientales, 50-54 naciones en vía de desarrollo, ambiente, y, 56-57 por reciclar, 431, 432f riesgo y, 39-43 economía del hidrógeno, 183, 214-216 ecosistema(s), 90-130. Ver también biomas; tipo específico de ecosistema cadenas alimenticias y redes, 93-95 ciclos biogeoquímicos, 95-100 crecimiento demográfico humano y, 157158,159 definición, 7, 91

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diversidad, 249-250 efectos de la lluvia ácida, 401 especies clave, 92 flujo de energía a través de, 92-93 gran ecosistema de Yellowstone, 10 impacto humano sobre los ciclos de nutrimentos, 99-100 papeles del organismo, 91 pérdidas norteamericanas, 129 sucesión, 105-110, 114 valores de la biodiversidad, 250, 254 ecosistema de la pradera, bisonte en el, 269 ecosistemas abisales, 125 ecosistemas acuáticos, 122 ciclo del carbono, 97 contaminación térmica, 233-234, 235f; 360, 369 de agua dulce. Ver ecosistemas de agua dulce efectos de lluvia ácida, 401-402 efectos de los fertilizantes, 99-100, 368 efectos del DDT, 338, 339f marino, 122-126 Parque Nacional de Pantanos, 375 pérdida de hábitat, 260 plantas invasivas no nativas, 126 preservación del hábitat, 377-378, 380 sucesión primaria, 107-108 tierra pantanosa. Ver tierra pantanosa ecosistemas bénticos, 122-125 ecosistemas de agua dulce, 126-128 arroyos y ríos, 127-128 definición, 122 introducción de especies exóticas, 265-266, 267f lagos y estanques, 126-127 Pantanos del Parque Nacional, 375 Plan de aguas de California y, 361 plantas invasivas no nativas, 126 recursos, 353-354 regulación de la pesca, 276 ecosistemas de arrecife de coral, 123, 125f ecosistemas de estanque, 126-127 ecosistemas de pantanos de mangle, 123, 125 ecosistemas marinos, 122 béntico, 122-125 estuarios, 125-126 pelágico, 122, 123f ecosistemas pelágicos, 122, 123f ecosistemas terrestres. Ver biomas ecoterrorismo, 36, 465-467 ectoparásitos, 88 educación, crecimiento demográfico y, 152, 153f, 156 efecto invernadero, 405 efectos del tabaco, 404, 413t efectos en la salud, 441 eficiencia de la energía cambio climático y, 410 crecimiento urbano y, 287 ganancias chinas, 411 Egipto alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de energía, 175t, 177t tierra adaptada para la agricultura, 318t Ehrlich, Paul, 29-30 Eisenhower, Dwight D., 222

Ejército de los Estados Unidos, reducción de residuos peligrosos, 446 electricidad. Ver también reactores nucleares; plantas de potencia de fuentes geotérmicas, 204 electrones, 67 elefante africano, 143 elefantes, manejo de la población, 143 elementos, 67 elevación, efectos en el clima y la vegetación, 111, 112f eliminación de la cima de la montaña, 422 Emerson, Ralph Waldo, 23 embargo de comercio, 90 potencial del radón geológico, 415 problemas de usos de la tierra federal, 299-301 uso de la tierra agrícola, 317f emigración, 135 emisiones de automóvil, 393, 394, 395, 397-398, 417 partículas de materia 200, 398 permisos comerciales, cuotas e impuestos, 51-52 plantas de potencia, 398-399, 444, 445f emisiones de CO2 en China, 200 emisiones de automóviles control, 397-398 fumosidad fotoquímica y, 395 tipos de, 393, 394, 417 emisiones de partículas de materia, 398 emisiones de vehículo automotor. Ver Emisiones de automóviles endoparásitos, 88 energía, 70, 218 conservación de la, 213-216 consumo de la. Ver consumo de energía disponibilidad, crecimiento de la población y, 137, 142 estados de la materia, 71, 72f legislación de Estados Unidos, 459t leyes de la termodinámica, 71-72,73f percepciones públicas, 218 sistemas de conversión, tasa de eficiencia, 74t tipos, 70-71, 72f Energía, Departamento de Energía de Estados Unidos, material nuclear/descuido de los residuos, 228-229 energía cinética, 70 energía de activación, 69 energía geotérmica, 203-204 energía nuclear, 220-243 ciclo del combustible, 227-228, 229f, 233, consumo, 173f, 187f desarrollo, 222 futuro de, 242 legado soviético, 229, 231, 235 naturaleza de, 221-222 política de, 238-241 potencia del viento y, 169 preocupaciones de seguridad, 229-238 producción de armas, 228-229 tecnología de fusión, 227, 228f, energía potencial, 70 energía solar, 206 generación de electricidad, 208, 209f sistemas activos, 206-207 sistemas pasivos, 206 energía Xcel, 169 enfermedad del pulmón negro, 192-193

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enfermedad infecciosa, 90 enfermedad. Ver salud y dispersión de enfermedades, 135 enfermedades virales, transmisión de animal a humano, 90 enfoques del ecosistema, 7-8 enlaces químicos, 69, tipos de ejecución, 52-53 enlaces químicos, 69 entropía, 71 envejecimiento de las poblaciones, política pública y, 165 enzimas, 70, epidemia de Cryptosporidium, 366 erosión estuarios, 125-126 mecanismos y resultados, 315-316, 317f preservación, 378, 380 procesos de desgaste mecánico, 307-308 escala de infestaciones, 346 escarabajo asiático de cuernos largos, 265 escarabajos como agentes de control de pestes, 346, 347 como especies invasivas, 265 escarabajos mariquita como control de agentes de peste, 346 Escherichia coli, 366 escurrimiento, 354, 371-372 escurrimiento de agua de tormenta, 371-372 Eslovenia, producción de energía nuclear, 226t espacio abierto crecimiento urbano y, 288 plan de recreación urbana y, 297, 298f planificación del uso de la tierra y, 290 espacio solar, 206 España consumo de electricidad y precio, 179t contribuciones de la gasolina, 178f reactores nucleares, 226t especies, 83. Ver también especies en peligro de extinción; especies exóticas amenazadas, 90, 264-266, 267f invasión, 138 selección natural y evolución, 82-86 especies amenazadas, 268, 270 búho manchado del norte, 268 especies invasivas y, 264-265 por grupo taxonómico, 272t especies clave, 92 especies en peligro de extinción, 30, 270 apoyo para, imagen y, 277 comercio internacional en, 30 como fuentes de medición, 264 cóndor de California, 275 conflictos, 251-253 en Norteamérica, 129 pájaro carpintero, 259 plan de conservación del hábitat, 83 por grupo taxonómico, 272t precios de compra, 262t sobreexplotación y, 261-266, 267f especies enfermas, 90 especies exóticas enfermedades comunicativas, 90 introducción, biodiversidad y, 264-266, 267f especies invasivas, 138

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en el Lago Champlain, 387 especies amenazadas y, 264-265 pesca, 265-266 plantas acuáticas, 126 especies invasivas no nativas, 126 estado específico del ambiente iniciativas ambientales, 463 organismos de planificación, planificación del uso de la tierra y, 293-294, 295t Estados Unidos alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f industria y consumo de petróleo, 173-174 comercio de especies en peligro de extinción, 30 conservación de la energía, 213-214 consumo de electricidad y precio, 179t consumo de energía, 175t, 177t, 181-182 contribuciones de la gasolina, 178, 475 importaciones de petróleo crudo, 179t movimiento ambiental, 458-460 normas, 391t pérdidas de ecosistema, 129 estándar de vida, 155 estándar de vida y crecimiento demográfico, 155f Este medio Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) disputas del agua internacional, 371t reservas de petróleo y gas, 191f estepas, 112 esterilización, 345-346 esterilización masculina, 345-346 estiércol, 343 estilo de vida, asentamientos urbanos y, 286 generación de residuos y, 422f estorninos, 138 estrategas K de Corea, 139, 140 estrategas r, 139-140 estratosfera, 389 estructura del suelo, 310 estuarios del océano, contaminación térmica, 369 etapa seral, 106 ética, 21. Ver también ética ambiental ética ambiental, 19-37 conservación/manejo, 24 corporativa, 24-27 desarrollo, 22 ecoterrorismo y, 36 en el consumo, 29-32 ética frente a moral, 21 individual, 29, 33 justicia ambiental y, 27-29 mundial, 32-33 preservación, 22, 24 social, 24 teorías primarias de, 21-22 valor de la biodiversidad, 255 ética ambiental mundial, 32-33 ética ambiental social, 24 ética de conservación y manejo, 24 Ética de la Tierra, 22 éticas de desarrollo 22 Etiopía alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t,

tierra adaptada para la agricultura, 318t Europa contribuciones de la gasolina, 178 demografía, edad de las poblaciones, y política pública, 165 disputas de agua internacional, 371t instalaciones de potencia nuclear, 225, 226t, 235, 239 manejo de residuos peligrosos, 443 reservas de petróleo y gas, 191f tendencias del consumo de energía, 181-182 tierra adaptada para la agricultura, 318t uso del agua, 358f eutroficación, 365 evapotranspiración, 354 evolución, 84 genes, selección natural y, 82-86 modelos en, 84-86 programa de manejo de residuos peligrosos, 449 evolución de las especies, 85 experimentos, 65 experimentos controlados, 65 explotación, 24, 261-266 explotación del recurso, 24 exportaciones de petróleo, 179 exportaciones de petróleo iraquí, 179 exposición a la radiación efectos, 221, 233, 234f en Chernobyl, 232 extinción, 85, 247 actividad humana y, 247-248 causas, 247-248, 255, 256f Exxon Valdez, derramamiento de petróleo, 25, 26f, 369

F fabricación, reducción de la fuente y, 429 factores abióticos, 79 factores biológicos del crecimiento de la población humana, 151-152 factores bióticos, 79 factores de crecimiento de la población, 151-155 factores limitantes, 80, 81f, 364 capacidad de conducción y, 137 dependientes de la densidad, 139 independientes de la densidad, 139 factores sociales, crecimiento de la población y, 142 fase de crecimiento exponencial, 136 fase de equilibrio estable, 136 fase de muerte, 137 fase de rezago, 136 fase log, 136 fase sucesional, 106 feromonas, 345 fertilidad de reemplazo, 151-152 fertilizantes alternativas para, 98 árboles leguminosos y, 327 contenido de, 99 estiércol como, 343 impacto ambiental de, 99-100, 332-333, 345, 368 fidión, 222, 223f, 226-227 Filipinas alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151

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Planta de potencia del Océano de Dalupiri, 202-203 filósofos naturalistas, 23 Finlandia fisión de reactores nucleares tipo estándar, 222-225, 226t tipo reproductor, 226-227 fisión nuclear, 222 fisionable, 222 fitoplancton, 122 flora. Ver plantas Florida los pantanos del Parque Nacional, 375 remoción del fondo del lago Toho, 61 fluctuaciones de la población del lemming, 140 flujo de energía a través de los ecosistemas, 92-93 implicaciones ambientales del, 72-74 formaldehído, 413t, fosfatos como contaminantes del agua residual, 367-368 minería, en la isla de Nauru, 101 organofosfatos, 335 fotosíntesis, 70 fragmentos bien definidos 258 Francia alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de energía, 175t, 177t, contribuciones de la gasolina, 178f demografía, edad de las poblaciones y política pública, 165 planta de potencia de la marea, 202 reactores nucleares, 225, 226t Frente de Liberación Animal (FLA), 36 Frente de Liberación de la Tierra (FLT), 36 friable, 310 fuente del crédito para personas pobres, 157 fuente no puntual, 365-366 fuente puntual, 365-366 fuentes de energía, 186-219, 197-213 biomasa, 208-211 cambios en, 173f combustibles, 211-212 combustibles, fósiles. Ver combustibles fósiles definición, 187 disponibilidad actual, 181 potencia de la marea, 201-203 potencia del viento, 204-206 potencia geotérmica, 203-204 potencia hidroeléctrica, 197-201 recursos frente a reservas, 187-189 renovable, 197-213 residuos sólidos, 212-213 sistemas solares, 206-208, 209f fuentes de energía biológica, 171 fuentes de energía no renovable, 187 fuentes de marea, 202-203 fuentes renovables de energía, 197-213 biomasa, 208-211 combustible, 211-212 definición, 187 potencia de la marea, 201-203 potencia del viento, 204-206 potencia geotérmica, 203-204 potencia hidroeléctrica, 197-201 residuos sólidos, 212-213

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sistemas solares, 206-208, 209f fumadores pasivos, 404 fungicidas, 333, 337 fusión nuclear, 227, 228f

G ganadería, en el bosque tropical húmedo, 117 ganado normas “orgánicas”, 349 producción industrial, 343 ganancia directa, 206 Ganges, río, 367 ganso de nieve, 145 GAO estudio de almacenamientos de residuos peligrosos, 28 gas natural, comprimido, uso automotriz, 183 consumo, 173f, 174, 187f formación, 190 pérdidas de pantanos en Louisiana y, 291 problemas de extracción, transporte, y uso, 196-197 reservas mundiales, 191f, 196-197 gas natural comprimido (GNC), 183 gas natural licuado, 196 gases invernadero, 403, 405-407 depósitos como fuentes de, 199 Protocolo de Kyoto y, 412 gasificación de biomasa, 210 gasolina exposición de plomo, 394 factor de fluctuación del precio, 188-189 impuestos, 178, 475 genes, selección natural y evolución, 82-86 GNC (gas natural comprimido), 183 geología planificación del uso de la tierra y, 290 procesos geológicos, 306-308 glaciación, desgaste natural y, 307, 308 globalización clorofluorocarbonos y, 411 potencia nuclear y, 242 gobierno, 454. Ver Estados Unidos gobierno de Estados Unidos agencias de la rama ejecutiva, 457f legislación ambiental, 459t legislación de biodiversidad, 270 política ambiental, 457-460 proceso legislativo, 457-458 ramas de, 457 Tratado de límites del agua, 6 Golfo de México, zona muerta del, 100, 381 Golfo Pérsico, 465-466, 467f Gran ecosistema de Yellowstone, 10 Grandes Lagos contaminantes de la cadena alimenticia, 95 especies introducidas, efectos de, 265-266 preocupaciones ambientales, 12-14 granjas, 10 granjas CAA (comunidad de apoyo a la agricultura), 10 growers de la cereza, 337, 338f grulla blanca, 271f grupo taxonómico especies en peligro de extinción y amenazadas, 272t números de especies por, 250t Guerra árabe-israelita de 1973, el petróleo y, 179 guerra de Irak-Kuwait, 465-466, 467f

Guerra del Golfo, 465-466, 467f Guerra Fría, potencia nuclear y, 242 guerra, impacto de la, 465-468 Guinn, Kenny, 237 gusano barrenador volador, 345 Gwich’in, ANWR perforación, y, 196 Gymnogyps californianus (cóndor de California), 275

H hábitat, 80, en peligro de extinción, conflictos, 251-253 fauna, planificación de uso del agua y, 373 manejo, 272 nicho y, 80-82 planes de conservación, 83 preservación, Estados Unidos, 270, 377-378, 380 hábitat de matorral de salvia costero destrucción y protección del, 245 hábitat del búho, amenaza a el, 268 hábitat del musgo, 81f hábitos de beber, 178t hambruna crecimiento de la población humana y, 156-159 en África, fertilidad del suelo y, 327 Hanford, servicios públicos nucleares, 240 Hawai, programa de uso de la tierra, 293, 294f HDPE (polietileno de alta densidad), 427 helio-4, 228f herbicidas, 333, 335-336 herbívoros, 91 ciclo del carbono y, 96-97 humanos y, 89-90 híbridos, 372 hidrocarburos, 335, 394 hidrocarburos clorados, 335 hielo, como agente de curación, 307-308 hipótesis, 64-65 hipoxia, en el Golfo de México, 381 hogar cambio de asentamiento urbano a suburbano y, 284-285 contaminación interior, 411, 413-414, 415f planificación del uso de la tierra y, 291 radón y, 414-415 hongos como pestes, 336-337 horizonte A, 312f, 313 horizonte B, 312f, 313 horizonte C, 312f, 313 horizonte O, 312f, 313 horizonte R, 312f horizontes (perfil del suelo), 312-315 huésped, 87 humus, 309, Hungría efectos de derramamiento de cianuro en, 464465 reactores nucleares, 226t hurón de pies negros, 271f Hussein, Saddam, 465-466 HWR (reactores de agua pesada), 223

I Iglesia Unida de Cristo Comisión sobre justicia racial, 28 iluminación fluorescente 213-214

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luz del día, 206 imagen, especies en peligro de extinción e, 277 impacto humano en, 99-100 INB (ingreso nacional bruto), 156 incineración, 424-426, 446-447 India alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t consumo de energía, 175t, 177t contaminación del río Ganges, 367 Decreto de protección de la fauna de la India, 6 efectos de la deforestación, 55 Parque Nacional Keoladeo, 6 políticas de la población y resultados, 155 reactores nucleares, 226t responsabilidad individual, 29, 33, 474 Indonesia alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población de, 151t industria conflictos basados en el agua, 13-14 descarga de químicos tóxicos, 444, 445f problemas de residuos chinos, 448 residuos sólidos, 420, 421t uso de energía, 176 uso del sitio, pérdida del hábitat y, 260-261 industria de envíos, conflictos basados en el agua, 13-14 pérdida de pantanos en Louisiana e, 291 industria de la pollería, resistencia al insecticida, 341 inflamabilidad, 436-437 Informe del Consejo Nacional de Investigación, sobre Recursos Nativos Americanos, bisonte y el, 269 informe “No en mi traspatio”, 29 infraestructura, 288 asentamientos urbanos e, 286 crecimiento urbano e, 288 planificación del uso de la tierra e, 292 ingeniería genética, 347-348 Ingreso Nacional Bruto (INB), 156 alfabetización de las mujeres, fertilidad y el, 153f Iniciativa de Informe mundial, 26 inmigración, 135 crecimiento demográfico y, 155 demografía, edad de las poblaciones, política pública y, 165 Norteamérica, efectos de, 163 política de la población americana y tendencias, 161-162 insecticidas, 334-335. Ver también DDT; pesticidas definición, 333 nueva generación de, 337, organismos no designados e, 341-342 resistencia a los, 339-341, 451 insectos, manejo de pestes e, 346-348 instalaciones de producción y residuos Hanford, 240 instalaciones Hanford producción y residuos, 240 Instituto de Normas Nacionales Americanas (ANSI), 469 instrumentos basados en el mercado, 51-54 interacciones de organismos, 86 competencia, 86-87, 90

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crecimiento de las poblaciones e, 137, 142 depredación, 86 desafíos de la clasificación, 89 humana y no humana, 89-90 relaciones simbióticas, 87-89 interrupción de la reproducción, 345-346 intrusión del agua salada, 377, 378f inundación calentamiento global e, 408 crecimiento poblacional e, 288, 289f en Bangladesh, 55 tormentas, escorrentías e, 371 Inupiat Esquimales, perforación ANWR y, 196 inversión térmica, 396, 397f iones, 67 iones de hidrógeno, 68 iones de hidróxido, 68 IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático), 405 Irán alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t reactores nucleares, 226t Irlanda, impuesto de la bolsa de compra, 433 Isla de Prairie Mdewakanton, Dakota planta nuclear, 169 ISO (Organización Internacional para la Estandarización), 469 normas de, 469 isótopos, 67 fusión nuclear y, 227, 228f periodo de semidesintegración radiactiva, 221 isótopos de hidrógeno, 67, 227, 228f isótopos de tritio, 227, 228f isótopos del deuterio, fusión nuclear, 227, 228f Italia, contribuciones de la gasolina, 178f ITTO (Acuerdo de Madera Tropical Internacional), 32 IUCN (Unión de Conservación del Mundo), 268

J Japón alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t comercialización en, 30 consumo de electricidad y precio, 179t consumo de energía, 175t, 177t contribuciones de la gasolina, 178 reactores nucleares, 225, 226t, 241, tierra adaptada para la agricultura, 318t justicia ambiental, 27-29 jerarquía de prevención de la contaminación, 446, 447f

K K-Mart, 431 Keoladeo, Parque Nacional, 6 Kenya, agricultura en, 318t estándar de vida y crecimiento de la población, 155f Kuwait derramamiento de petróleo por la Guerra del Golfo, 466, 467f exportaciones de petróleo, 179

invasión iraquí en, y la producción de petróleo, 179

L Laboratorio nacional los Álamos, minería de calor, 204 lago Champlain, 387 lago Champlain, amenazas a, 387 lago Mono, hábitat de la fauna y, 373 lago Toho (Tohopekaliga), 61 lagos contaminantes, 13, 95, 387 disputas de aguas internacionales, 371 ecosistemas, 126-127 efectos de la lluvia ácida, 401-402 especies introducidas, efectos de, 265-266 eutróficos, 127 oligotróficos, 127 remoción del fondo, 61 lagos eutróficos, 127 lagos oligotrófico, 127 lámpara fluorescente, 213-214 lamprea de mar, 265-266 Latinoamérica, reservas de petróleo y gas, 191f LD50, 439 LDPE (polietileno de baja densidad) películas de, 427 legislación. Ver conservación legislación/programas; política gubernamental o acto legislativo específico legislación/programas de conservación Acuerdo sobre la conservación de aves acuáticas eurasiático-africanas, 275 Decreto de Planeación de la Conservación de la Comunidad Natural (California), 245 Decreto de recuperación y conservación del recurso de 1976, Estados Unidos, 437 Interés nacional de Alaska Decreto de conservación de tierras (1980), 195-196 Legislación de Estados Unidos, 459t Programa de adquisición y apoyo de conservación de la agricultura en Pennsylvania, 292 Programa de seguridad de conservación, 319 Unión de conservación mundial, 268 lemming (ratón de Noruega), 140 Leopold, Aldo, 21-22, 23 Levitt, William, 284 Levittown, Nueva York, 284 ley(es). Ver también Ley administrativa, 460-461 científica, 65 de conservación de la masa, 65 de fumadores, 404 de la termodinámica, 71-72, 73f de reciclamiento, 430 división en zonas, 286, 294-295 tránsito en Estados Unidos de, 458 ley administrativa, 460-461 Ley administrativa, 460-461 Ley científica, 65 Ley de control de la contaminación del agua federal. Ver Ley de Agua Limpia Ley de planificación de conservación de la comunidad natural, 245 Ley de prevención de la contaminación y control de residuos sólidos (China), 448

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Ley de ríos silvestres y escénicos, EU, 377-378 Ley única europea, 472 leyes de contenedores, 430 leyes de reciclamiento obligatorio, 430 leyes de urbanismo asentamientos urbanos y, 286 planificación del uso de la tierra y, 294-295 limitaciones del tamaño, crecimiento de la población humana y, 142, 144 límite del crecimiento urbano, 292 legislación de Estados Unidos, 459t límites de exposición para materiales peligrosos, 439. Ver también materiales y sustancias peligrosas; residuos peligrosos Lista de prioridades nacionales, 443, 444 litigios, por la protección del hábitat, 268, 270 litosfera, 306 Lituania, reactores nucleares, 226t lixiviados, 313 lixiviar, 423 LMFBR (reactor reproductor rápido de metal líquido), 227 lobos, problemas de manejo, 17, 267 lodo de alcantarillado, 374 problemas de aguas negras/alcantarilla, 374 Louisiana, pérdida de áreas pantanosas en, 291 Loxodonta africana (elefante africano), 143 luz del día, 206 LWR (reactores de luz y agua), 223 Lythrum salicaria (lisimaquia púrpura), 346-347

LL lluvia calentamiento global y, 408 formación del suelo y, 310 lluvia ácida, 400-403 lluvia ácida, 400-403

M Macquarie, diversión acuática de los pantanos de, 373 macronutrimentos, 333 madera, como fuente de energía, 171-172, 173f, 175, 211-212 maíz genéticamente modificado 348 maíz, utilizando en prácticas de fertilidad del suelo, 327 Makah, tribu de la Bahía de Neah, 34 malezas, 333 Malthus, Thomas Robert, 150 manejo de la población, elefante africano, 143 ganso de nieve menor, 145 poblaciones de la fauna, 273-274 manejo de la población del garrapatero, 267 manejo de problemas del lobo gris, 17 manejo de riesgo, 40-42 manejo del agua del sur de la Florida, 61 Plan de restauración de pantanos, 375 Proyecto del Lago Toho, 61 manejo del agua, 358 manejo del conflicto, Parque Nacional Keoladeo, 6 manejo del hábitat, 272 manejo integrado de la peste, 345 manejo/conservación, ética, 24 manto, 306 Mar Aral, 379 marcas

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alimento orgánico, 349 ecomarcas, 474 mariposas, 271f, 348 Maryland, pesca del cangrejo azul, 3 materia, 67 ácidos, bases, y pH, 68, 69f estados de la, 71, 72f estructura atómica de la, 67, inorgánica y orgánica, 68-69 naturaleza molecular, 67-68 reacciones químicas, 69-70, 71f materia inorgánica, 68 materia orgánica, 68-69 ciclo biogeoquímico, 95-99 material original, 309 materiales peligrosos, 436, 437 ciclo de vida, 436f constante y no constante, 440 definiciones, 436-437 en China, 448 identificación, 438-439 legislación de Estados Unidos, 459t límites de exposición, fijación, 439 prácticas de apacentamiento, biodiversidad y, 259-260, 261f preocupaciones ambientales, 436 problemas regulatorios, 438-440 sinergismo, 440 top 20, sustancias de 2003, 442t toxicidad aguda y crónica, 439-440 materias primas, crecimiento demográfico y, 137, 141 medicinas, fuentes en peligro de extinción, 264 megalópolis, 285 mejillón cebra, 138, 265 lago Champlain, 387 Mekong y, 15 como contaminante interior, 413t como contaminante militar, 446 efectos en la salud, 441 plomo, en el agua potable, 383 membrana de intercambio del protón, células de protones, 67 Mendes Filho, “Chico” Alves, 27 mercados libres, potencia nuclear y, 242 mesosfera, 389 metales contaminantes persistentes, 440 descargas tóxicas, 444, 445f metales pesados como contaminantes persistentes, 440 metano, 406-407 metanol/ combustible flex, uso automotriz del, 183 metilmercurio, 441 método científico, 63-65 métodos de cultivo, 320-323 métodos de orden y control, 461-462, 463f métodos y costos, 359, 360f México alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t comparación con Estados Unidos y Canadá, 163 consumo de energía, 175t, 177t exportación de petróleo, 179t pérdida de ecosistemas, 129

reactores de energía nuclear, 226t México, DF contaminación del aire, 392 manejo del agua, 358 mezcla, 68 micorriza, 89 micronutrimentos, 333 microorganismos, como contaminantes, 413t migración cambio rural a urbano, 281, 282f, 283 cambio urbano a suburbano, 283-285 diversidad genética y, 248 Milwaukee, contaminación del agua, 366 minería aguas subterráneas, 376-377, 378f bosque tropical húmedo, 117 calor, 204 carbón, 192-193 contaminación del agua y, 368-369 descargas de químicos tóxicos, 444, 445f eliminación de la cima de la montaña, 422 en la isla de Nauru, 101 uranio, 228, 233, 234f minería, 228, 233, 234f minería carbonífera, 192-193, 422 minería de aguas subterráneas, 376-377, 378f minería subterránea, 192 minería superficial problemas de reclamación, 192, 193f remoción de la cima de la montaña, 422 minimización de residuos, 446 acciones erosivas, 315 ciclo del carbono en la, 97 ciclo hidrológico, 354-356 como agente corrosivo, 307-308 contenido de plomo, 383 escasez mundial, 353-354 métodos de conservación, 358, 359f suministro y demanda, cambio climático y, 408-409 uso. Ver usos del agua; planificación de usos del agua Minnesota Minneapolis-St. Paul, programas de crecimiento inteligente, 302 uso de la potencia del viento y nuclear, 169 minorías, racismo ambiental y, 27-29 misión de la mariposa azul, 271f modelos mundiales, 389f moderador (reactor nuclear), 222 modificación de las prácticas de cultivo, 348 moléculas, 65, 67-68 monkeypox, 90 monocultura, 331 monóxido de carbono, 391-392, 413t monóxido de nitrógeno, 393 moral, 21 mortalidad, 156 mortalidad, tasa de, 132-133 mortalidad infantil, 156 moscardones Kirkland, 267 mosca mediterránea, las técnicas de control de peste, 345-346 moscas resistencia al insecticida, 451 técnicas de control de peste, 345-346 moscas doméstica, 341 mosquitos, técnica de manejo de, 347

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movimiento ambiental, Estados Unidos, 458-460 movimiento de justicia ambiental, 28 muerte causas accidentales, 42 causas/riesgo ambiental, 40t muertes por accidente, 42 Muir, John, 23, 24 musgo de pantano, 190 Mustela ermina (comadreja cola corta), 140 mutaciones, 248 causas de la radiación, 233 diversidad genética y, 248-249 mutualismo, 88-89, 90 Muynak, Uzbekistán, 379

N naciones en vía de desarrollo. Ver también Países menos desarrollados; Países más desarrollados consumo de combustible de biomasa, 176 potencia nuclear, 242 problemas económico-ambientales, 56-57, 464 Protocolo de Montreal y, 471 urbanización, 283, uso del agua y contaminación, 363 naciones industriales, usos del agua y contaminación, 363 natalidad, 132 naturaleza, enfoques de la, 20 Nauru (isla), efectos de la minería de fosfato, 101 navegación, cambio climático y, 408 Neah, Bahía, captura de la ballena gris, 34 neutralización de sustancias peligrosas, 446 neutrones, 67, 222, 223f nicho, 80-82 Nigeria, nitrógeno, causa de hipoxia, 381 nivel crítico, 439 nivel de contaminación del traspatio, 25 nivel de ozono en la Tierra, 394-397, 417 nivel del mar, calentamiento global y, 407, 408f nivel trófico, 92, 157-159 no cultivar, 322 normas del producto, ISO y, 469 Norteamérica asentamientos urbanos, 283-287 comparaciones de la población, 163 consumo energía para transporte, 176-177 disputas del agua internacional, 371t historia del uso de la tierra, 281, 282f pérdidas del ecosistema, 129 plantas nucleares, 225f preocupaciones regionales ambientales, 8-15, 16f reservas de petróleo y gas, 191f tendencias del consumo de energía, 181-182 tierra adaptada para la agricultura, 318t usos del agua, 358f Norteamérica occidental, 10-12, 13f Noruega, exportaciones de petróleo, 179 núcleo, 67 Nueva York, ciudad de, 372, disposición de residuos municipales en, 421 numbat, 256, 258f números, valores de riesgo como, 41 nutrias, pérdidas de pantanos y, 291

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O observación, 63 OCDE (Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico), 181 Oceanía, usos del agua en, 358f Oficina de calidad de crecimiento de Georgia, 302 Oficina de cuenta general, Estados Unidos, estudio de almacenamientos de residuos peligrosos, 28 Oficina de Dirección y Presupuesto (OMB), análisis de costo-petróleo como arma de guerra, 465466,467f contaminación marina de petróleo, 369 formación, 190 Gravamen del Petróleo Mundial 2003, 189 pérdida de pantanos en Louisiana y, 291 problemas de extracción, refinería y transporte, 193-195 Refugio Nacional de Fauna del Ártico y, 195196 reservas, 188, 191f Oficina de justicia ambiental, 29 Oficina de la Casa blanca de Dirección y Presupuesto (OMB), 462 olores, planificación del uso de la tierra y, 296 OMB (Oficina de Dirección y Presupuesto), 462 omnívoro, 91 ONG (Organización no Gubernamental), 455, 458-459 OPEP. Ver Organización de Países Exportadores de Petróleo operación de perforación de gas natural, 196 de petróleo, 193-194 organismos designados frente a no designados, 334 formación del suelo y, 309 habitantes del suelo, 311-312 papeles del ecosistema, 91 pesticidas y. Ver pesticidas organismos benéficos, 346-347 organismos bénticos, 122 organismos designados, 334 organismos genéticamente modificados, 347-348 organismos no designados, 334, 341-342 organismos pelágicos, 122 Organización de las Naciones Unidas (ONU) características de la población, 151t Comisión internacional ballenera y, 470 comparaciones de la población con Canadá y México, 163 Convención de Basilea, 448-449 disposición de residuos nucleares, 236-237, 238 estándar de vida y crecimiento demográfico, 155f instalaciones nucleares, 226t, 234-235,239,240 preservación de la biodiversidad y, 269 problemas de seguridad internacional, 318 producción de residuos municipales, 420-421, 423f programas ambientales, 7, 468 tendencias de la población, 160-162, 465 Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) impacto y exportaciones, 179-180, 181, 182f tasa de producción y reservas, 188 Organización Gallup, encuesta de las percepciones públicas acerca de la energía, 218 Organización Internacional para la Estandarización (ISO), 469

Organización Mundial de la Salud (OMS) consumo de biomasa y resultados de salud, 176 VIH/SIDA y, 164 Organización no Gubernamental (ONG), 455, 458459 órganofosfatos, 335 óxido nitroso, 406t, 407 óxidos de nitrógeno, 393 oxígeno demanda bioquímica de oxígeno, 127, 364, 366f estructura atómica, 67f ozono, 403, reducción del, 403 nivel del suelo, 394-397, 417 México, DF y, 392 Protocolo de Montreal en, 32, 403, 470-471

P Pacífico Noroeste búho manchado del norte y, 268 protección del bosque húmedo añejo, 120 Países Bajos, energía nuclear, producción, 226t países más desarrollados, 149 países menos desarrollados, 149 consumo de energía, 174-175 factor de crecimiento demográfico, 151-155 Programa del microcrédito de Graneen, 157 uso de combustibles, 211 pájaros en peligro de extinción, 259, 272, 273f manejo de la población del garrapatero, 267 migratorio, problemas de manejo, 274-275 pesticidas y, 338-339 pájaros carpinteros, especie en peligro de extinción, 259 pájaros migratorios, manejo de los problemas, 274275 Pakistán alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t reactores nucleares, 226t panda, 271f panda gigante, 271f Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), 405 pantanos, 123, 125, 128 Plan de restauración de los, 375 Pantanos del Parque Nacional, 375 calentamiento global y, 409 crecimiento urbano y, 289-290 pérdidas en Louisiana, 291 preservación, 378, 380 papel, comprar en bolsas de, 433 Paraguay, planta de potencia Itaipú, 198-199 parasitismo, 87-88, 89, 90 parasitismo de la cría, 89 parásitos, 87 pared trombe, 206 Parque Nacional de Pantanos, restauración del, 375 Parque Nacional Keoladeo, India, 6 partículas, 393-394 partículas de materia, a 392-393 Pautas del Informe Sostenible, 26 PCB (policlorinato bifenilo), 440 PE (poliestireno), 427 películas, 427 Peligrosos, materiales/sustancias, 436, 437 ciclo de vida, 436f

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constante y no constante, 440 definiciones, 436-437 en China, 448 identificación, 438-439 legislación de Estados Unidos, 459t límites de exposición, fijación, 439 prácticas de apacentamiento, biodiversidad y, 259-260, 261f preocupaciones ambientales, 436 problemas regulatorios, 438-440 sinergismo, 440 top 20, sustancias de 2003, 442t toxicidad aguda y crónica, 439-440 pella de biomasa, 210 PEM (intercambio de membrana de protón) células de Pennsylvania, Programa de compra para apoyar a la planeación. Ver Tierra; planificación del uso del agua pérdida/destrucción del hábitat, 255-261 perdiz codorniz, 272, 273f perfil del suelo, 312-315 perifiton, 127 periodo de semidesintegración radiactiva, 221 permafrost, 120, 121f permisos de emisiones comerciables, 51 pesca disminución del cangrejo azul en la Bahía de Chesapeake, 3 sobreexplotación, 261-264 remoción del fondo del lago Toho y, 61 tendencias de la producción mundial, 262f tendencia mundial de la pesca, 263f manejo sostenible, 276 hipoxia del Golfo de México y, 381 especies invasivas, 265-266, 387 envenenamiento por mercurio, 441 ballenas, 34, 470 pesca del cangrejo, en la Bahía de Chesapeake, 3 pesca marina regulación, 276, sobreexplotación, 261-262, 263f pesca y deporte, Departamento de California, 245 Pesca y servicio de fauna, Estados Unidos litigación del hábitat de búho, 268 manejo de la población del lobo gris, 17 plan de conservación de California y, 245 peste, control de la efectos de la biodiversidad, 266-267 manejo de la peste integrada, 345-348 pestes, 333 pesticidas, 333 bioacumulación y biomagnificación, 338-339 cambios de uso y razones, 342-343 contaminación del suelo soviético por, 341 fungicidas y rodenticidas, 336-337 herbicidas, 335-336, insecticidas, 334-335 Legislación de Estados Unidos, 459t organismos no designados y, 341-342 persistente 337-338 preocupaciones por salud humana y, 342 resistencia a, 339-341 uso selectivo, 348 pesticidas no persistentes, 334 pesticidas persistentes, 334, 337-338 PET (polietileno terefthalate), 427 comercio del, 264 petróleo. Ver petróleo; Consumo de petróleo

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petróleo crudo. Ver petróleo; imprudencia de consumo de petróleo, 306 pH características del, 68, 69f formación del suelo y, 310 pintura, exposición al plomo por, 394 pirólisis, 210 pista de aterrizaje, 446 placa tectónica, 306-307 Plan de acción de Agua limpia, 366, 368 Plan de Aguas de California, 361 plancton, 122 planificación del uso del agua, 371-380 agua de diversión y, 372-373 Informe del Consejo de Investigación Nacional sobre, 372 minería de aguas subterráneas y, 376-377, 378f para las áreas escénicas y silvestres, 377-378, 380 salinización y, 376, 377f servicios metropolitanos y, 371-372 tratamiento del agua residual y, 368, 373-374, 376 planificación del uso del agua para el hábitat de la fauna, 373 planificación del uso de la tierra, 280-304 contaminación estética y, 296 definición, 290 EPA reconocimiento de crecimiento inteligente, 302 estrategias, 293t factores de asentamiento y, 285-287 falta de, crecimiento urbano y, 287-290 la preservación, 292 principios, 290-292 mecanismos de aplicación, 292-295 migración del ciudad a los suburbios y, 283-285 necesidad de, 281 planes de tierras pantanosas de Louisiana, 291 problemas federales, Estados Unidos, 299-301 problemas urbanos, 287-290, 295-299 tierras de labrantío de Pennsylvania planificación familiar en China, 154-155 planificación urbana enfoque de crecimiento inteligente, 299 problemas de redesarrollo, 297-299 problemas de transporte, 295-297 recreación de problemas, 297, 298f Planta piloto de aislamiento de residuos, 236 Plantas efectos de la elevación en el clima y, 111, 112f calentamiento global y, 409 cubierta de estiércol y paja, 426, 428 sobreexplotación de, 264 comunidades sucesionales y clímax, 105-110 cosecha insostenible, 264 planta de potencia Itaipú, 198-199 planta generadora La Rance, 202 Planta Nuclear en el Océano de Dalupiri, 202-203 plantas de potencia contaminación térmica, 369 de la marea, 202 emisiones, 398-399, 444, 445f hidroeléctrica, 197-201 nuclear. Ver Energía nuclear; Reactores nucleares planta de la isla Prairie Mdewakanton Dakota, 169 plantación forestal, 259

plantas de fijación del nitrógeno, 327, 345 plantas emergentes, 126 plantas sumergidas, 126 plásticos bolsas de la compra, 433 reciclamiento, 431, 432f termoplásticos, resinas en, 427 plutonio/plutonio-239 PM, 392 PM2,5, 393 población(es) humana(s), 148-167 biodiversidad y, 11, 255 capacidad de conducción, factores que afectan a la, 136-137, 139, 141-142, 144 características mundiales e implicaciones, características, 132-135, 149-150 ciclo hidrológico y, 355-356 ciclos de los nutrimentos y, 99-100 comparaciones estadounidenses, 163 contaminación atmosférica, opción personal y, 417 definición de, 82, 133 degradación del suelo y, 326 demografía, edad de las poblaciones, política pública y, 165 distribuciones por edad, 134f, 135 extinción de especies y, 247-248 fluctuaciones, estrategias reproductivas, y, 139140 interacciones, 89-90 organismo no humano política ambiental y, 453 rendimiento económico, combustibles fósiles, consumo y, 187t responsabilidad individual, 29, 33, 474 salud. Ver salud y enfermedad selección natural y evolución, 82-86 tamaño de, diversidad genética y, 249 tendencias de Estados Unidos, 160-162 urbanización de, 160 valores ambientales, 20 VIH/SIDA impacto sobre, 164 poblaciones de la fauna cosecha no sostenible, 264 hábitat acuático/pantanoso, 377 legislación de Estados Unidos, 459t manejo sostenible, 272-276 preservación, 377-378, 380 poblaciones de peces contaminación térmica y, 369 envenenamiento por mercurio, 441 los Grandes Lagos, contaminantes de la cadena alimenticia, 95 manejo sostenible de, 275-276 poblaciones étnicas, justicia ambiental y, 27-29 poblaciones humanas y, 141-142,144 pobreza crecimiento demográfico humano y, 156 urbanización y, 160 policlorinatos bifenilos (PCB), 440 policultura, 330 poliestireno (PE), 427 polietileno de alta densidad (HDPE), 427 polietileno de baja densidad (LDPE) polietileno tereftalate, (PET), 427 polilla gitana, 138, 265 agricultura y, 256, 259-260, 261f ecosistema acuático, 260

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ganso de nieve menor y, 145 silvicultura y, 256-259, 268 sobreexplotación y, 261-266, 267f uso de la tierra urbana e industrial y, 260-261 poliploide, 85 polipropileno (PP), 427 política, 457. Ver también política ambiental; política gubernamental y pública política ambiental, 452-476 consideraciones futuras, 455-457 desarrollo de Estados Unidos en, 457-460 gobierno y, 454-455 internacional, 454-455, 468-474 lecciones del pasado, 455 nuevos desafíos, 453-454 política verde y, 463-465, 466f regulación y, 460-462, 463f responsabilidad individual y, 474 política económica y gubernamental de los combustibles, 178-179 política gubernamental y publica acciones de la OPEP y, 179-180 asentamientos urbanos y, 286-287 cambio climático y, 409, 410-411 Chernobyl y, 232 consumo de energía y, 178-182 controversia por la captura de la ballena Makah, 34 crecimiento de la población y, 153-155 demografía, edad de las poblaciones y, 165 esfuerzos de reciclamiento y, 431 gobernación frente a gobierno, 454-455 Parque Nacional Keoladeo, India, 6 planificación de usos de la tierra /problemas, 293-294, 295t, 299-301 política verde, 463-465, 466f preservación de la biodiversidad y, 269-272 problemas de contaminación del aire, 417 problemas de potencia nuclear, 238-241, 242 problemas de residuos peligrosos, 436-437, 443-444, 445f regulación de exposición de plomo, 383 tendencias de inmigración en Estados Unidos, 161-162 política internacional ambiental, 454-455, 468-474 Comisión ballenera internacional, 470 Cumbre de la Tierra (UNCED), 6-7, 472 Normas ISO, 469 nuevos instrumentos, 473-474 política verde y, 463-465, 466f Unión europea y, 472-473 política pública, 457. Ver también política gubernamental y pública polillas especies invasivas, 138, 265 técnicas de control de pestes, 345, 347 porosidad, 355 Portland, Oregon proyecto de alcantarillado, 372 potencia de la marea, 201-203 potencia del viento, 169, 204-206 potencia hidroeléctrica, 197-201 cambio climático y, 408 Dique Tres Gargantas, 217 efectos ambientales, 199-201 en el uso del agua de los arroyos y, 360, 362 potencia muscular, uso agrícola, 332 potencial biótico, 135 pozos artesianos, 355, 356f PP (polipropileno), 427

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prácticas de cosecha o captura apacentamiento, impacto del, 117, 257-258 búho manchado del norte y, 268 controversia de la ballena gris, 34 elefantes africanos y, 143 fauna y flora, 264 pesca, 261-264 prácticas de cremación, río de Ganges y, 367 praderas, 112-114, 115f precio, 43 de especies, 262t de la electricidad, 178-179 de la gasolina, 178-179, 188-189, 475 de materiales reciclados, 431, 432f del agua, 357 del petróleo, 179-180, 188-189 preocupaciones ambientales ciencia frente a política, 6 ética, moral y, 21-22 herramientas económicas para dirigir, 50-54 interrelaciones de, 5-7 niveles de consumo, 29-32 regionales, en Norteamérica, 8-15, 16f preocupaciones ambientales regionales en el oeste forestal, 12, 13f en el sur diverso, 14, 16f en el medio agrícola, 8-10, llf en el oeste seco, 10-12 en los Grandes Lagos y el noreste industrial, 12-14 preocupaciones por fumar, 404, 413 presa, 86, 346-347 preservación áreas de agua escénicas y hábitat de la fauna, 377-378, 380 biodiversidad, política gubernamental y publica y, 269-272 conservación del hábitat, 83 ética, 22-24 pantanos del Parque Nacional, 375 planificación del uso de la tierra y, 290 programa de tierras de labrantío de Pennsylvania, 292 preservación de la biodiversidad, 268-277 manejo de la población de la fauna silvestre y, 272-275 manejo de la población de peces, 275-276 problema de imagen en, 277 protección legal, 269-272 preservación de la línea costera, 378 preservación ética 22-24 prevención de la contaminación, 47, 52, 446, 447f 3M, 52 primera ley de la termodinámica, 71 principio de exclusión competitiva, 87 probabilidad, 39 problemas de los recursos de propiedad común, 4950, 470 proceso de toma de decisiones, 39-43 procesos de corrosión de elementos naturales, 307-308 procesos de refinería, petróleo, 194-195 producción, 226 productores, 91 programa de información, 51 programa de microcréditos, 157 Programa de seguridad de la conservación, 319 programas de depósito y recuperación, 52 programas de préstamo, 157 prohibición del marfil, 143

propano, uso automotriz del, 183 proporción de sexo, 133-134 protección contra el viento, 320, 322f protección legal, biodiversidad, preservación y, 269272 protesta ambiental, 36 protestas ambientales, 36 residuos peligrosos, condado Warren, 28 Protocolo de Kyoto/Tratado, 7, 32, 412 estructura, 473 industria automovilística y, 178 ratificación de estado, 463 Protocolo de Montreal sobre sustancias que reducen la capa de ozono estratosférica (ONU), 32, 403, 470-471, 473 Proyecto de roca seca caliente, 204 PVC (polivinilo de cloruro), 427 PWR (reactores de agua presurizada), 223, 224f, 235t

Q QEC (Consejo sobre calidad ambiental), 461 químicos aditivos para alimentos, 344 contaminación estética por, 296 descargas tóxicos, 444, 445f domésticos, 66 manejo de los residuos en China, 448 peligrosos. Ver materiales/sustancias peligrosas; residuos peligrosos pesticidas. Ver pesticidas sinergismo, 440 uso agrícola, 333-343 químicos domésticos, 66 quema de masa, 424-425

R racismo ambiental, 27-29 radiación, 221 radiación alfa, 221 radiación beta, 221 radiación gamma, 221 radioactivo, 221 radón y, 414 radón, 413t, 414-415 rama ejecutiva, Estados Unidos, 28, 29, 457 rama judicial, Estados Unidos, 457 rama legislativa Estados Unidos, 457 rango de tolerancia, 80 rango terrestre, biodiversidad y, 259-260, 261f rasgos ambientales, planeación del uso de la tierra y, 290 reacción en cadena, fisión nuclear, 222, 223f reacción nuclear en cadena, 222, 223f reacciones endotérmicas, 69 reacciones exotérmicas, 69 reacciones químicas, 69-70 en organismos vivos, 70, 71f procesos de desgaste por elementos naturales, 308 reactividad, 437 reactor de enfriamiento de gas, 223, 224f reactor reproductor rápido de metal líquido (LMFBR), 227 reactores de agua pesada (HWR), 223 reactores de agua presurizada (PWR), 223, 224f, 235t

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reactores de ebullición de agua (BWR), 223 reactores de luz y agua (LWR), 223 reactores nucleares, 222, 226t accidentes, 230-233 asiáticos, 239-241 como blancos terroristas, 229-230 contaminación térmica, 233-234, 235f costos de decomiso, 234-236 disposición de residuos radiactivos, 229, 236238, 240 distribución mundial y requerimientos de uranio, 226t distribución estadounidense, 225f exposición a la radiación, 233, 234f extensión de vida de las plantas, 225 planes de construcción, 224-225 tipo de fisión, 222-225, 226t tipo de reproductor, 226-227 reactores reproductores nucleares, 226-227 reciclado, 430 reciclamiento, 429-431, 432f de cartón corrugado, 44 de residuos, 446 reciclamiento de botellas, 430 reclamación, minería superficial, 192, 193f, 422 recreación actividades y participación cambio climático y, 409 conflictos basados en el agua y la industria, 13-14 conflictos y soluciones por el uso de la tierra, 300-301 planificación urbana, 297, 298f proporciones, 300 tierras federales de Estados Unidos, 301f usos del agua de arroyo, 362 recreación al aire libre, 300-301 recuperación secundaria de petróleo, 194 recursos. Ver también recurso específico agua dulce, 353-354 bosque tropical húmedo, 117 consumo de, como problema ético, 31 crecimiento de la población humana de y, 162 definición, 43, 187 estrategas r y, 139-140 legislación de Estados Unidos, 459t no renovable, 43 Parque Nacional Keoladeo, India, 6 reservas frente a, 187-189 tragedia de los comunes y, 49-50 visión económica de, 43 recursos naturales, 43 elefante africano como, 143 afectación de la legislación de California, 245 valor asignando a, 45 recursos no renovables, 43 recursos renovables, 43 red de alimento de la comunidad del Álamo, 94f redes de alimento, 93, 94f redesarrollo de áreas internas de las ciudades, 297299 reducción de la fuente, 428-429, 446 reforestación, 258 refrigerantes, 403, 405 Refugio de la Fauna Nacional del Ártico (ANWR), 195-196 región del sur de Norteamérica, 14, 16f región medio agrícola de Norteamérica, 8-10, 11f

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región noreste de Norteamérica, 12-14 región noreste industrial de Norteamérica, 12-14 región oeste forestal de Norteamérica, 12, 13f región oriental seca de Norteamérica, 10-12 reglamento de zonificación de áreas de inundación, 289 regulación Convención de Basilea y, 448-449 críticas a la, 462f de exposición al plomo, 383 de materiales y sustancias peligrosas, 438-440 de pesticidas, 342 de residuos peligrosos, 445-446,447f Decreto de agua potable segura y, 464 pesca, 276 política ambiental y, 460-462, 463f Reino Unido consumo de electricidad y precio, 179t contribuciones de la gasolina, 178f, 475 exportaciones de petróleo, 179 reactores nucleares, 226t relación depredador-presa, 346-347 relaciones del huésped-parásito, 87-88, 89, 90 relaciones simbióticas, 87-89 remoción del fondo del lago Toho, 61 rems, 233 rentabilidad, ética corporativa y, 25, 26f represa superficial, 370 reproducción diversidad genética y, 248-249 estrategias reproductivas y fluctuaciones de la población, 139-140 interrupción, control de pestes y, 345-346 selección natural y evolución, 82-86 tasas de fertilidad, 151-152 reproducción sexual, genética, diversidad y, 248-249 reproducción, diversidad genética y, 249 reproducibilidad, 65 República Checa, reactores nucleares, 226t República Eslovaca, reactores nucleares, 226t requerimientos mundiales, 226t reservas extractivas del Amazonas, 27 reservas frente a recursos, 187-189. Ver también Recursos; recurso específico residuos. Ver también Residuos peligrosos; Residuos radiactivos; Residuos sólidos definición, 27 ética corporativa y, 24-26 residuos agrícolas, 343, 420, 421t residuos radiactivos decomiso de contaminantes, 235t disposición, 229, 236-238 exposición, 233, sitio de Hanford, 240 residuos de la minería, 420, 421t residuos humanos contaminantes, 366 residuos peligrosos, 437 almacenamientos, 443-444, 445f comercio internacional en, 447-449 contaminación del río de Ganges, 367 contaminación del suelo soviético, 341 contaminantes persistentes, 440 definición, 437 efectos ambientales, 440-441 en China, 448 evolución del programa de manejo, 449 fuentes domésticas y conductas, 450 fuentes, 438

identificación, 438-439 justicia ambiental y, 27-29 lago Champlain, 387 opciones de manejo, 444-447 polvo del mar Aral, 379 radiactivos, 229, 233, 236-238, 240 redesarrollo interno de las ciudades y, 297-299 riesgos asociados con la salud, 442 sinergismo, 440 residuos peligrosos domésticos, 450 residuos radiactivos de alto nivel, 236-237 residuos radiactivos de bajo nivel, 229, 237-238 residuos sólidos, 420, 421t agrícolas, 343, 420, 421t bolsas de papel frente a bolsas de plástico, 433 industriales, 420, 421t mineros, 420, 421t municipales, 420-421, 422f, 423f producción per cápita de ciudades seleccionadas, 212t radiactivo. Ver Residuos radioactivos reducción de, 429 residuos sólidos industriales, 420, 421t residuos sólidos municipales, 420-421, 422f, 423f residuos térmicos, 233-234, 235f, 360, 369 residuos transuránicos, 236 residuos, uranio, 233, 234f resinas de empaquetamiento, 427 resinas, consumo empaquetado, 427 resistencia a los antibióticos, 343 a los herbicidas, 348 a los pesticidas, 339-341, 451 ambiental, 137 de las cosechas, 347-348 resistencia ambiental, 137 resistencia de herbicidas, 348 resistencia de los antibióticos, 343 resistencia del cyfluthrin, 341 respiración, 70, responsabilidad extendida del producto, 53-54 responsabilidad extendida del producto, 54 Responsable (CERES), 26 restricciones, contaminación del agua y, 370 reutilizar, 429 Revolución Industrial, combustibles fósiles y, 172173 Revolución Verde, 332 riego, mar Aral y, 379 riesgo despreciable, 41 riesgo(s), 39 características, 39-43 contaminación del mercurio, 58 economía y, 39 estimaciones numéricas, 41 verdadero y percibido, 42-43 riesgos reales frente a riesgos percibidos, 42-43 río de Kissimmee, 375 río de Missouri, Unidad de diversión Garrison y, 372-373 río Mekong, delta del, plan regional, 15 río Mississippi Golfo de México, zona muerta y, 100, 381 Louisiana, pérdida de pantanos y, 291 río Yangtze, Dique Tres Gargantas, 217 ríos disputas internacionales por, 371 ecosistemas, 127-128

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preservación, 377-378 usos del agua de arroyos y, 360, 362, 364 riqueza de especies, 249 riqueza taxonómica, 249 rodenticidas, 333, 337 ruido planificación del uso de la tierra y el, 296 Legislación de Estados Unidos, 459t Rumania derramamiento de cianuro, 464, 465 producción de energía nuclear, 226t Rusia alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t reactores nucleares, 225,226t

S sabanas, 114, 115f salicaria púrpura, 346-347 salinización y, 376, 377f salinización, 376, 377f salmón acuacultura, 262-264 introducción a los Grandes Lagos, 266 reducción de la población del, 6, 7f salud y enfermedad antibióticos agrícolas y, 343 calentamiento global y, 409 cambio climático y, 409 consumo de la biomasa y, 176 contaminantes de los Grandes Lagos y, 95 contaminantes persistentes y, 440 dieta inadecuada y, 158 efectos de de los residuos peligrosos, 442 efectos de la radiación, 232, 233, 234f efectos de las partículas de materia, 393 efectos del dióxido de azufre, 393 efectos del monóxido de carbono, 391-392 efectos del radón, 414 enfermedad del pulmón negro, 192-193 especies exóticas y, 90, 265 estándar de vida y, 156 exposición al plomo y, 383, 393-394, 441 mar Aral y, 379 pesticidas y, 342, 343 químicos domésticos y, 66 residuo fecal y, 366 VIH/SIDA, 164 SAR (Síndrome Agudo Respiratorio), 90 sector del transporte conflictos basados en el agua, 13-14 consumo de energía, 176-177, 178t pérdidas de pantanos en Louisiana y, 291 sedimento del lodo, textura del suelo y, 310 sedimento del lodo, humanos como, 90 segunda ley de la termodinámica, 71-72, 73f seguridad mundial, desertificación y, 318 selección natural, 84 condiciones y procesos, 84 evolución y, 82-86 sequía, en California del sur, 361 Servicio forestal estadounidense, búho manchado del norte y, 268 servicios servicios del bosque húmedo mundial, 117 servicios del ecosistema forestal, 256 valores de los servicios biológicos, 250, 254

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SIDA (síndrome de Inmunodeficiencia Adquirido), 164 Siglo XXI (informe), 372 simbiosis, 87 Simón, Julian, 30 síndrome respiratorio agudo (SRA), 90 sinergismo, 440 sistema de filtro por goteo, 374 sistemas económicos frente a ecológicos, 48-49 sistemas solares activos, 206-207 sistemas solares pasivos, 206 smog, 393, 394-397 smog de Londres, 393 smog fotoquímico, 394-397 sobrecarga, 192, 422 sobreexplotación, 261-266 acuacultura y, 262-264 255 de fauna y flora, 264 especies exóticas definidas y, 264-266, 267f pesca marina, 261-262, 263f Sociedad en Estados Unidos estrategia de manejo, 143 sonido, contaminación por ruido, 399 Streptococo faecalis, 366 Strix occidentalis caurina (búho manchado del norte), 268 subsidios, 50-51 suburbios, migración a, 283-285. Ver también Centros urbanos sucesión, 105 conceptos modernos de, 108-110 pradera, de la, 114 primaria, 105-108 secundaria, 108, 109f sucesión primaria, 105 sucesión secundaria, 105, 108, 109f Sudamérica disputas del agua internacional, 371t tierra adaptada para la agricultura, 318t usos del agua, 358f Suecia consumo de electricidad y precio, 179t reactores nucleares, 226t, 239 suelo, 305-328 agricultura alternativa y, 344-345 clasificación de capacidad de la tierra, 324-325 contaminación en la ex Unión Soviética, 341 definición, 308 degradación mundial, 326 desertificación y seguridad mundial, 318 erosión, 315-316, 317f fertilidad de la tierra africana y hambruna, 327 formación, 309-310 métodos de cultivo, 320-323 perfil del suelo, 312-315 prácticas de conservación, 316-320, 321f, 322f procesos geológicos, 306-308 propiedades del, 310-312 sobre tierra no cultivable, 323 textura del suelo, 310 tierra y, 308-309 Suisun, desarrollo de crecimiento inteligente, 299 Suiza, reactores nucleares, 226t suministro y demanda, 43-44 Superfondos, 443-444

T tabla del agua, 354 taiga/bosque conífero del norte/bosque boreal, 119120, 121f Tailandia alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t cuenca del río Mekong y, 15 Taiwán, reactores nucleares, 226t tamaño de la población, diversidad genética y, 249 tanques de almacenamiento (subterráneos), 370 tanques sépticos, 370 tanques subterráneos de almacenamiento, 370 Tansley, A., G., 7-8 tasa de alfabetización, mujeres, 152, 153f tasa de crecimiento de la población, 133 tasa de endemismo, 251-253 tasa de fertilidad total definición, 151-152 factor de crecimiento de la población y, 152155 tasa de mortalidad, 132-133 tasa de natalidad, 132 edad de las madres y, 152 pobreza y, 156 tecnología celular del combustible, 184, 214t, 215216 tecnología de biocombustibles, 75 tecnología de fusión, 227, 228f tectónica, 306-307 temperatura. Ver Calentamiento global; Cambio climático teoría, 65 teoría molecular cinética, 65 termodinámica, leyes de la, 71-72, 73f termoplásticos, 427 termosfera, 389 terraplén (agrícola), 320, 321f terrorismo ambiental, 465-468 blancos nucleares, 229-230 terrorismo ambiental, 465-468 textura del suelo, 310 Thoreau, Henry David, 23 tiempo, formación del suelo y, 309-310 tierra, 308 compra, cómo planear la estrategia, 294 efectos de la colocación de minería de agua subterránea, 376-377 suelo y, 308-309 tierra adaptada para la agricultura , 318t disputas agua internacional, 371t instalaciones nucleares, 225, 226t, 235, 239-241 tierra pantanosa, 289 tipos de costa, 124f tirar basura, 313 Tolba, Mustafa, 468 tolerancia, rango de, 80 topografía, perfil del suelo y, 313,315 Toronto, Canadá, disposición de residuos municipales, 421 tortuga Galápagos, 271f toxicidad, 437 niveles agudos y crónicos de, 439-440 niveles determinados de, 439 toxicidad aguda, 439-440

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toxicidad crónica, 439-440 toxinas. Ver también materiales/sustancias peligrosas; residuos peligrosos; pesticidas ciclo de vida de, 436f fumadores pasivos, 404 niveles de toxicidad, 439-440 químicos domésticos, 66 tóxico, 437 tragedia de los comunes, 49-50 transferencia del follaje, fertilidad del suelo y, 327 transición demográfica, 159-160 tránsito de masa, 295-297 transmisión de enfermedades de animales a humanos, 90 transporte crecimiento urbano y, 287 de carbón, 193 de gas natural, 196 de petróleo, 195 material radiactivo, 228, 233 planificación del uso de la tierra y, 291-292 problemas de contaminación atmosférica de México, DF, 392 tránsito de masa, 295-297 transporte público, 176-177 Tratado de Amsterdam, 473 Tratado de límites de aguas territoriales, 6 tratados internacionales, 32, 468, 470, 473t tratamiento de residuos peligrosos, 446 de aguas residuales y alcantarillado, 368, 373374, 376 tratamiento de aguas residuales de lodo activado, 374 tratamiento del alcantarillado, 373-374, 376 acuático, 107-108 primario, 373-374 terciario, 376 terrestre 105-107 tratamiento secundario de aguas residuales, 374 Tres Mile Isla, planta nuclear, 230 trilium, 271f trillium persistente, 271f troposfera, 389 tundra alpina, 122 tundra, 120-122 Turquía alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151

U Ucrania accidente de la planta nuclear de Chernobyl, 230-233 reactores nucleares, 226t UNCED, 6-7,472 Unidad recreativa Garrison, 372-373 Unión de Conservación Mundial, 268 Unión europea (UE) calidad del aire y la, 391t comercialización de especies en peligro de extinción, 30

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política ambiental, 472-473 potencia nuclear y, 239 Protocolo de Kyoto/Tratado y, 178 Unión Soviética contaminación del suelo, 341 legado nuclear, 229, 231, 235 mar Aral y, 379 reservas de petróleo y gas, 191f uranio, residuos de, 233, 234f uranio-235, 223f USDA (Departamento de Agricultura de Estados Unidos) normas “orgánicas”, 349 uso de la energía eléctrica, 177, 178-179 fuentes hidroeléctricas, 197-201 fuentes solares, 208, 209f política gubernamental y, 178-179 uso de la tierra agricultura de Estados Unidos, 317f alteraciones, planificación del uso de la tierra y, 291 capacidad de clasificación, 324-325 conflictos y soluciones, 300-301 conservación del hábitat, 83 derechos de compra para, 294 legislación de Estados Unidos, 459t migración de las ciudades a los suburbios y, 283-285 Norteamérica, factores históricos, 281, 282f prácticas de conservación del suelo, 316-323, 327 preocupaciones y enfoques de California, 245 tecnología de la biomasa y, 211 urbano e industrial, pérdida del hábitat y, 260-261 uso de la tierra comercial, planeación y, 291 uso del agua industrial, 359-360, 363 contaminación, 363, 368-369 mundial, 358f uso doméstico del agua, 357-358, 359f uso selectivo de pesticidas, 348 usos del agua agrícola, 344-345, 358-359, 360f categorías, 356-357 consumo como problema ético, 31 en fisión nuclear, 222-223, 224f en la región oriental seca de Norteamérica, 10-11 planificación de usos de la tierra y, 290 tratamiento del agua residual, 368, 373-374, 376 uso doméstico, 357-358, 359f uso en arroyos, 360, 362, 364 uso industrial y las naciones en vías de desarrollo, 363 uso industrial, 359-360 uso mundial, 358f

V valor(es) ambientales, 20 asignados a recursos naturales, 45 de servicios biológicos y ecosistema, 250, 254 valores de riesgo, 41 valor económico directo, de la biodiversidad, 254-255 uso de pesticidas y, 343

valoración de riesgo, 39-40 valoración del petróleo mundial 2003, 189 valores biológicos de mantenimientos, 250, 254 valores del riesgo, 41 variables, 65 vectores, 88, vegetación. Ver Plantas vehículos eléctricos híbridos, 184 vehículos. Ver automóviles Venezuela exportaciones de petróleo, 179 tierra adaptada para la agricultura, 318t vertebrados, conflictos de la biodiversidad, 251-253 vertederos de residuos peligrosos, 443-444, 445f vertiente, 372 vertimientos agricultura y, 345 dique e impacto del depósito en, 200-201 vehículos eléctricos híbridos, 184 vid de kudzu, 138 viento como agente corrosivo, 308 Vietnam alfabetización de las mujeres, fertilidad e INB, 153f características de la población, 151t cuenca del río Mekong y, 15 VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana), 164 Virginia, pesca del cangrejo azul, 3 Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH), 164

W Weyerhaeuser, Compañía 431 Whitman, Walt, 24 Wyoming, población del lobo gris, manejo, 17

X Xerox Corporación, prevención de la contaminación en, 52 Xcel energía, 169

Y Yangtze, río, 217 Yellowstone, Parque Nacional gran ecosistema Yellowstone, 10 introducción del bisonte en, 269 Yuca, montaña, disposición de residuos nucleares, 237

Z zona eufótica, 122, 127f zona litoral, 126, 127f zona muerta, Golfo de México, 100,381 zonas ecosistema de agua dulce, 126, 127f ecosistema marino, 122, 127f Golfo de México, zona muerta, 100, 381 vados/zona de aeración, 355, 356f zonas de vados, 355, 356f zonas limnéticas, 126, 127f zooplancton, 122, 123

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Unidades de conversión métrica El sistema métrico Unidades métricas estándares

Abreviaturas

Unidad estándar de masa Unidad estándar de longitud Unidad estándar de volumen

Gramo Metro Litro

Prefijos comunes Tera (T) Giga (G) Mega (M) Kilo (k) Centi (c) Mili (m) Micro (µ) Nano (n) Pico (p)

g m L

Ejemplos

Un millón de millón Mil millones Un millón Mil Una centésima Una milésima Una millonésima Una mil millonésima Una billonésima

1 000 000 000 000 1 000 000 000 1 000 000 1 000 0.01 0.001 0.000001 0.000000001 0.000000000001

1012 109 106 103 10–2 10–3 10–6 10–9 10–12

Un teravatio es 1012 vatios. Una gigatonelada es 109 toneladas. Un megagramo es 106 gramos. Un kilogramo es 103 gramos. Un centímetro es 10–2 metros. Un mililitro es 10–3 litros. Un micrómetro es 10–6 metros. Un nanogramo es 10–9 gramos. Un picogramo es 10–12 gramos.

Unidades de longitud Unidad

Abreviatura

Kilómetro Metro Centímetro Milímetro Micrómetro Nanómetro Angström

km m cm mm µm nm Å

Equivalencia 1 000 m ––– 10–2 m 10–3 m 10–6 m 10–9 m 10–10 m

Conversiones de longitud 1 pulgada = 2.54 cm 1 pie = 30.5 cm 1 pie = 0.305 m 1 yarda = 0.914 m 1 milla = 1.61 km

1 mm = 0.0394 pulgadas 1 cm = 0.394 pulgadas 1 m = 39.4 pulgadas 1 m = 3.28 pies 1 m = 1.094 yardas 1 km = 0.621 millas

Unidades de área Unidad Metro cuadrado Kilómetro cuadrado Hectárea

Abreviatura m2 km2 ha

Equivalencia 1 m2 1 000 000 m2 10 000 m2

Conversiones de área 1 pie cuadrado = 0.093 m2 1 yarda cuadrada = 0.84 m2 1 acre = 0.4 ha 1 milla cuadrada = 2.6 km2 1 milla cuadrada = 259 ha

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1 m2 = 10.76 pies cuadrados 1 m2 = 1.19 yardas cuadradas 1 ha = 2.47 acres 1 km2 = 0.386 millas cuadradas 1 km2 = 247 acres

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Unidades de volumen Unidad

Abreviatura

Litro Mililitro Microlitro

L* mL µL

Equivalencia 1 10–3 L (l mL = 1cm3 = 1cc) 10–6 L

Conversiones de volumen 1 cucharadita = 5mL 1 cucharada = 15 mL 1 onza fluida = 30 mL 1 taza = 0.24 L 1 parte = 0.474 L 1 cuarto = 0.946 L 1 galón = 3.77 L

1 mL = 0.034 fl oz 1 L = 2.11 pt 1 L = 1.057 qt 1 L = 0.265 gal 1 L = 33.78 fl oz 1 metro cúbico (m3) = 61 000 pulgadas cúbicas 1 metro cúbico (m3) = 35.3 pies cúbicos 1 metro cúbico (m3) = 0.00973 acres-pulgadas

*Nota: Muchas personas utilizan la letra “L” mayúscula como el símbolo de litro para evitar confusiones con el número 1. De manera semejante, mililitro está escrito mL.

Unidades de peso Unidad Tonelada (tonelada métrica) Kilogramo Gramo Miligramo Microgramo Nanogramo Picogramo

Abreviatura

Equivalencia 103 kg 103 g 1 10–3 g 10–6 g 10–9 g 10–12 g

t kg g mg µg ng pg

Conversiones de peso 1 onza = 28.4 g 1 libra = 454 g 1 libra = 0.454 kg 1 tonelada estadounidense = 0.91 toneladas

Conversiones de temperatura (°F – 32) °C = –––––––– x 5 9 (°C x 9) + 32 °F = –––––––– 5

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1 g = 0.0352 oz 1 kg = 2.205 lb 1 tonelada = 1.102 toneladas estadounidenses

Algunas equivalencias 0°C = 32°F 37°C = 98.6°F 100°C = 212°F

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Tabla periódica de los elementos Por tradición, los elementos están representados según un método de simplificación que incluye letras. Por ejemplo, la fórmula del agua, H2O, muestra que una molécula de agua consiste de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Los símbolos químicos para cada uno de los átomos se encuentran en cualquier tabla periódica de elementos. Además, mediante la tabla periódica es posible determinar el número y posición de las diferentes partes de los átomos.

Observe que los átomos 3, 11, 19, y sucesivos, se encuentran en la columna 1. Los átomos en esta columna actúan de forma similar dado que todos tienen un solo electrón en su órbita más exterior. En la siguiente columna, Be, Mg, Ca, etc., actúan de manera análoga debido a que estos metales tienen dos electrones en su órbita más exterior de electrones. Así, todos los átomos con números 9, 17, 35, etc., tienen siete electrones en su órbita exterior.

Si conocemos cómo actúan el fluoruro, el cloro y el bromo, quizá podamos predecir cómo reaccionará el yodo en condiciones parecidas. En la parte derecha en la última columna, el argón, el neón, entre otros, actúan de manera equivalente. Todos tienen ocho electrones en su órbita exterior de electrones. Los átomos con ocho electrones en su órbita más exterior rara vez formarán enlaces con otros átomos.

Número atómico Símbolo químico Peso atómico (aproximado cuando está entre paréntesis)

Los elementos más pesados que el uranio están sintetizados de manera experimental

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