Lección 3 de 12
En Progreso

Definición de ambiente y otros términos de interés

Para poder comprender de manera integral cuales son los procesos ambientales que deben ser considerados en nuestros quehaceres diarios como ingenieros, es imprescindible comprender los conceptos y el argot que se maneja en torno al tema.

En primer lugar, es importante aclarar si hablamos de Ambiente o de Medio Ambiente. Según la Real Academia Española, el término Ambiente se refiere a las circunstancias que rodean a las personas o a las cosas, y este significado coincide con una de las acepciones de la palabra Medio, lo que nos llevaría a afirmar que la expresión Medio Ambiente es redundante. Sin embargo, se utiliza indistintamente para referirse al mismo concepto. Algunos autores, de forma irónica se preguntan si hablamos de Medio Ambiente porque ya acabamos con la otra mitad. Para efectos del presente Manual estaremos usando el término Ambiente.

Fig. 1 Ambiente o Medio Ambiente

Por otro lado, si preguntamos en un auditorio ¿Qué es ambiente?, comúnmente los asistentes responderán: “Es todo lo que nos rodea” y si nos vamos a origen de la palabra, que procede del latín ambĭens (“que rodea”), estaríamos en lo correcto, sin embargo éste concepto es meramente antropocéntrico, donde el hombre es ajeno y se supone centro y eje del universo, considerándose superior a todo miembro del resto de la biosfera, utilizando a la ciencia y a la tecnología como instrumentos para sujetar el mundo natural a los fines del hombre porque la naturaleza es un mero objeto cuyo sentido o razón de ser es satisfacer las necesidades e intereses del hombre.

Con el pasar de los años éste enfoque se ha venido quedando en el pasado, ya que el hombre debe dejar de pensarse como el centro de la naturaleza y pasar a concebirse como parte de ella, surge por el cuestionamiento de las consecuencias del progreso científico sobre la vida, que si bien ha permitido una mayor expectativa y una mejor calidad de vida en los seres humanos, también ha traído consecuencias negativas importantes: cambio climático, pérdida de la capa de ozono, escasez de agua dulce, contaminación del agua y del aire, deterioro del suelo, deforestación y desertificación, alteración de ecosistemas, desastres naturales, eliminación de desechos, acumulación de sustancias tóxicas, agotamiento de los recursos naturales, pérdida de la biodiversidad, deterioro de la capa de ozono, entre tantas otras.

Fig. 2 Concepto antropocéntrico vs. ecocéntrico

En contraposición, ante la toma de conciencia de los ciudadanos, especialmente de los países desarrollados, ha venido tomando auge la visión ecocéntrica que considera que la naturaleza contiene un valor inherente, independientemente de si le es de utilidad o no al ser humano.

Finalmente, podemos decir entonces que Ambiente es el sistema interdependiente de elementos naturales, sociales y culturales que se interrelacionan estrechamente, en la cual se desarrolla la vida de los organismos (incluida la especie humana) y está compuesto por factores físicos, químicos, biológicos, sociales y culturales, y rige y condiciona la existencia y desarrollo de la vida en sus múltiples manifestaciones. Los factores físico–químicos comprenden todo lo inerte en el planeta (atmósfera, hidrósfera y geósfera), los biológicos abarcan los seres vivos (biosfera), lo social se refiere a la estructura organizacional de las especies y lo cultural engloba todo lo hecho por el hombre. Desde un gráfico lo podemos ver de la siguiente forma, en la Fig. 3.

Fig. 3 Concepto de Ambiente. Esquema

Muchas personas confunden los conceptos de naturaleza, hábitat, ecosistema y ambiente. De acuerdo con el concepto de ambiente, también abarca el medio que ha sido construido por el hombre, de manera que a la Naturaleza la denominamos como todo aquello que se ha formado de manera espontánea en el planeta tierra. Comprende tanto seres vivos como los elementos inertes, por ejemplo, el clima, el suelo, las piedras, los ríos, entre muchos otros.

Fig. 4 Diagrama sencillo de ecosistema

Ecosistema es el sistema biológico de un área constituido por una comunidad de seres vivos que interactúan entre ellas y el medio en que viven, mediante procesos como la depredación, el parasitismo, la competencia y la simbiosis, como resultado del flujo de materia y energía presente en dicha área. Es decir, las especies del ecosistema, incluyendo bacterias, hongos, plantas y animales no existen de forma aislada, interactúan y dependen unas de otras y de los componentes físico–químicos disponibles. Los ecosistemas pueden ser áreas tan reducidas como los charcos de marea de las rocas y tan extensas como un bosque completo, pero no es posible determinar con exactitud dónde termina un ecosistema y empieza otro.

El término hábitat es utilizado por biólogos y ecólogos con una acepción, mientras que arquitectos y urbanistas lo hacen desde una visión antrópica. En el primer caso hace referencia al lugar que presenta las condiciones apropiadas para que viva un organismo, especie o comunidad animal o vegetal. Para una bacteria, un charco en alguna ciudad puede ser su hábitat, para un león su pradera en el África, también pasando por un oso en una montaña de Norteamérica o una serpiente en un pantano de Asia.

Ahora bien, para ahondar un poco en los elementos físico–químicos que componen el ambiente, se describe a continuación de manera práctica y sucinta cada una de ellas.

En primer lugar, tenemos a la Atmósfera, que es la capa gaseosa que rodea o envuelve a la tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta; está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. A esta mezcla de gases es lo que comúnmente llamamos aíre.

Esta capa gaseosa sella y retiene los gases que están contenidos dentro de nuestro planeta, si no existiera la atmósfera no tendríamos oxígeno y la temperatura en el planeta sería algunos grados bajo cero, adicionalmente lo protege del vacío del espacio, de la radiación electromagnética emitida por el Sol y de objetos que vuelan a través del cosmos, como los meteoroides. También contiene el oxígeno (O2), ese gas esencial que respiramos y que a los seres humanos nos permite sobrevivir.

La atmósfera está conformada por capas: tropósfera, estratósfera, mesósfera, termósfera y exósfera; cada una con una función específica que proporciona al planeta lo necesario para la subsistencia de los seres humanos. En la Fig. 5 podemos observar un diagrama de esta capa gaseosa que cubre la tierra. 

Fig. 5 Capas de la Atmósfera

En la tropósfera es la capa más baja de la atmósfera, inicia en la superficie terrestre. Esta capa incluye el aire que respiramos y los procesos climáticos de la tierra. Tiene un espesor entre 8 y 14 kilómetros, dependiendo del lugar en la Tierra. Es más delgada en el Polo Norte y en el Polo Sur.

Fig. 6 Composición de la tropósfera

El aire es más denso en la troposfera que en las otras capas, de hecho, contiene aproximadamente el 75% de la masa gaseosa de toda la atmósfera, con la característica que se vuelve menos densa a medida que se incrementa la altura. Esta es la causa por la que los alpinistas suelen usar oxígeno embotellado para respirar. El aire en la troposfera está compuesto mayoritariamente por un 78% de nitrógeno y un 21% de oxígeno; el 1% restante está compuesto de argón, vapor de agua, dióxido de carbono y otros gases. El vapor de agua puede variar dependiendo de la zona del planeta por ejemplo en las zonas desérticas es de 0%. Ver Fig. 6.

Los patrones del clima solo ocurren en la troposfera, ya que el aire cerca del suelo es más cálido que el aire en altitudes mayores. Esto ocurre porque el suelo absorbe e irradia el calor del sol. Debido a este gradiente de temperatura negativo con respecto a la altitud (a razón de 6.5 ºC por cada kilómetro), el aire caliente puede subir y crear una corriente de convección que produce vientos y nubes. La temperatura en la parte superior de la troposfera es aproximadamente de -55 °C.

La estratósfera es la segunda capa de la atmósfera, ubicada por encima de la troposfera y por debajo de la mesosfera; comienza a unos 10 km de altitud y termina a una altura de 50 km sobre el suelo en latitudes medias. Sin embargo, estos límites pueden variar dependiendo de la latitud y las estaciones. La estratosfera podría definirse como la «manta protectora» de la Tierra, ya que alberga a la capa de ozono (O3), esa masa que actúa como escudo y nos protege de las radiaciones UV del Sol. El 90% de la capa de ozono se encuentra en la parte superior de la estratosfera. Los otros gases de la estratosfera son en su mayoría compuestos de larga vida emitidos originalmente en la troposfera (clorofluorocarbonos – CFC), o provocados por fuertes erupciones volcánicas (compuestos que contienen azufre). En general, se dice que los compuestos inorgánicos como el ozono, los óxidos de nitrógeno, el ácido nítrico, el ácido sulfúrico, los halógenos y los óxidos de halógeno son los químicos dominantes en la estratosfera. La cantidad de vapor de agua en la estratosfera es muy baja, por eso no existen nubes en esta capa. Como curiosidad, los aviones vuelan en la estratosfera para evitar las turbulencias.

La mesósfera es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra, ubicada por encima de la estratosfera y debajo de la termosfera. La mesosfera es la capa atmosférica más fría, también nos protege de las radiaciones solares dañinas (radiaciones UV) y de las masas rocosas celestes que entran en la atmósfera de la Tierra. Los meteoros y asteroides arden como resultado de la fricción con las moléculas de aire, dando lugar a la formación de meteoritos luminosos, también llamados «estrellas fugaces». Se estima que cada día caen aproximadamente 40 toneladas de meteoritos hacia la tierra, pero la mesosfera es capaz de desintegrarlos antes que lleguen y causen daño a la superficie terrestre. La mesosfera se extiende desde aproximadamente 50 km hasta 85 km de altitud sobre nuestro planeta. Tiene 35 km de espesor. Los gases de la mesosfera son de baja densidad; están compuestos por oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno en casi la misma proporción que los gases de la troposfera. Las principales diferencias entre la composición de ambas capas son: el aire menos denso de la mesosfera, su poco nivel de vapor de agua y su mayor porcentaje de ozono. En la mesosfera se producen la aurora boreal y la aurora austral, fenómenos que tienen un alto valor turístico y económico en algunas regiones del planeta.

La termósfera es la cuarta capa de la atmósfera, ubicada por encima de la mesosfera y debajo de la exosfera. Al igual que en la estratosfera, la temperatura en la termosfera aumenta a medida que aumenta la distancia respecto a la Tierra, y pueden oscilar entre 500 °C y 2.000 °C o más, convirtiéndola en la capa más caliente de la atmósfera. La termosfera se extiende desde aproximadamente 90 km de altura hasta 500–1.000 km sobre nuestro planeta. Su espesor varía desde 400 hasta 900 km. En la termosfera, el oxígeno atómico (O), el nitrógeno atómico (N) y el helio (He) son los componentes principales del aire. Allí las partículas de gas chocan con tan poca frecuencia, que los gases se separan según los tipos de elementos químicos que contienen. La termosfera ayuda a proteger y regular la temperatura de la Tierra al absorber gran parte de la radiación UV y los rayos X emitidos por el Sol.

La exosfera comienza a una distancia de 500-1.000 km desde la superficie de la Tierra, y termina a 10.000 km de la superficie aproximadamente. Aunque la exosfera es la capa más distante de la atmósfera terrestre, constituye la primera línea de defensa del planeta contra los rayos del Sol. También es la primera capa que entra en contacto y protege a la Tierra de meteoros, asteroides y rayos cósmicos. La exosfera es una capa perfecta para colocar satélites, ya que en ella existe muy poca fricción y los satélites pueden orbitar con bastante facilidad.

El límite superior teórico de la exosfera es 190.000 km (a mitad de camino hacia la Luna), en el punto en el cual la radiación proveniente del Sol supera la atracción gravitacional de la Tierra sobre las partículas atmosféricas. Sin embargo, la mayoría de los científicos consideran que 10.000 km es el límite oficial entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.

La hidrósfera es la zona líquida del planeta, es decir es la cantidad total de agua que existe en la Tierra, incluyendo el agua que se encuentra en la superficie del planeta, bajo tierra y en el aire. El agua puede encontrarse en forma líquida, vapor o hielo (la hidrosfera sólida se llama criósfera). En la Tierra, el agua líquida se encuentra en la superficie formando océanos, lagos y ríos, pero también existe bajo tierra como aguas subterráneas, pozos y acuíferos. El agua ocupa el 70% de la superficie terrestre; se dice que, si se extendiera sobre toda la tierra, formaría una capa de aproximadamente 3.000 metros de altura. Apenas cerca del 3% del volumen de agua existente en el planeta es agua dulce, y de este porcentaje solo el 1% se encuentra en estado líquido.

El 2% restante del agua se encuentra en estado sólido, formando el hielo en las proximidades de los polos. La cantidad de agua en la atmósfera resulta trivial, ya que equivale a aproximadamente el 0,001% del agua total en la superficie de la Tierra. Sin embargo, juega un papel muy importante en el ciclo del agua. La humedad del suelo representa solo el 0,005% del agua en la superficie de la Tierra. Aunque la biosfera está compuesta principalmente de agua, contiene una pequeña cantidad del agua total en la superficie terrestre, sólo alrededor de 0,00004%.

Fig. 7 Distribución de agua en la Tierra

Las aguas de la Tierra no son H2O puro, sino que contienen materiales disueltos y particulados. Las masas de agua en la superficie terrestre son importantes receptáculos de sustancias inorgánicas y orgánicas. El movimiento de estas aguas juega un papel dominante en el transporte de sustancias a través del planeta. Aproximadamente 107 mil kilómetros cúbicos de lluvia caen en tierra cada año. Debido a la precipitación y evaporación, el agua total en la atmósfera se recicla completamente cada 9,6 días.

La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias de temperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie del planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean heladas o que los días sean extremadamente calientes.

La geósfera es la parte interna y sólida de la Tierra que se encuentra formada por tres capas concéntricas llamadas corteza, manto y núcleo, alcanzando un grosor aproximado de 6.370 km. Sin la geósfera, los seres humanos no podrían vivir en el planeta, ya que no existiría un terreno sólido; en ella se encuentran las rocas, los minerales, el magma, la arena y las montañas. Esta capa interactúa con las otras capas del sistema terrestre, incluida la atmósfera, la hidrosfera y la biósfera, y se encuentra en un estado de constante movimiento. La mayor parte del conocimiento directo sobre el interior de la Tierra proviene de los 10 km superiores. El conocimiento de los 6.300 km restantes se basa principalmente en evidencia indirecta de estudios de laboratorio y modelos de computadora.

La capa más externa de la geósfera se llama corteza, cuyo grosor podría equivaler a la piel de una manzana si hacemos una comparación con todo el planeta. Esta capa pequeña y delgada es a lo que consideramos «la tierra», con sus montañas, valles, continentes, lechos oceánicos, y es rica en oxígeno, silicio y aluminio, con cantidades menores de otros elementos, como el hierro. Estos elementos conforman mayormente los materiales de construcción que encontramos en nuestra vida cotidiana, como el vidrio, el concreto y el acero.

En contraposición, el núcleo está compuesto principalmente de hierro, con una pequeña cantidad de níquel. El hierro en el núcleo es particularmente importante, ya que constituye la fuente primaria del campo magnético de la Tierra.

Adicionalmente, es importante conocer el concepto de biósfera, es la capa del planeta Tierra donde existe la vida, utilizando energía solar como fuente primaria de energía. Todos los microbios, plantas y animales se encuentran en algún lugar de esta capa terrestre, que se extiende desde unos 10 km por encima del nivel del mar, donde se pueden encontrar aves e insectos, hasta 10 km bajo el nivel del suelo, así como hasta 7 km en las profundidades oceánicas. Es tan antigua como el primer organismo vivo terrestre del que se tiene conocimiento, aproximadamente 3.500 millones de años. Podría decirse que es la suma de todos los ecosistemas. La biosfera es única. Hasta ahora no se conoce vida en ninguna otra parte del universo.

Otro concepto importante es el de Biodiversidad, también conocida como diversidad biológica o diversidad ecológica, es la variedad de vida en la Tierra, en todos los niveles de organización biológica. En una escala más pequeña, la biodiversidad puede usarse para describir la variedad en la composición genética de una especie, y en una escala mayor, se puede usar para describir la variedad de tipos de ecosistemas. El término se utilizó por primera vez en octubre del año 1986 como título de una conferencia sobre el tema, el National Forum on BioDiversity, convocada por Walter G. Rosen, a quien se le atribuye la idea de la palabra.

Una definición más completa de biodiversidad corresponde a la sugerida por Noss (1990), que considera tres atributos de la diversidad biológica: función, estructura y composición. Los tres se organizan jerárquicamente y de manera similar consideran a los genes en su nivel inferior y los paisajes o ecosistemas en su nivel superior. Ver Fig. 8.

Para la biología contemporánea la diversidad biológica no corresponde solamente a la variabilidad entre y dentro de especies, sino que también considera las múltiples organizaciones e interacciones que la diversidad establece en el espacio y tiempo (genes, especies, comunidades, ecosistemas, paisajes).

Fig. 8 Representación del concepto de biodiversidad sugerido por Noss
Fuente: Guía de Apoyo Docente Sobre Especies Amenazadas y Biodiversidad Ministerio de Medio Ambiente - Chile

Ahora bien, otros términos que en muchas oportunidades usamos indistintamente y que resulta interesante de aclarar son: ¿Clima o Tiempo? El Clima es un estado en los componentes de la atmósfera en una zona geográfica. Se describe en términos de valores medios y de variabilidad de temperatura, de precipitación, viento, presión atmosférica, humedad, radiación solar, que pueden abarcar desde meses hasta millones de años.

En cambio, el Tiempo meteorológico se refiere al estado de la atmósfera en un determinado día, semana o mes en una región determinada.

Finalmente, en este capítulo introductorio daremos el concepto de Sostenibilidad, que se entiende como el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones, garantizando el equilibrio entre el crecimiento económico, el cuidado del ambiente y el bienestar social (Ver Fig. 9). Este concepto apareció por primera vez en el Informe Brundtland, publicado en el año 1987. También llamado Nuestro Futuro Común, este documento elaborado para la Organización de las Naciones Unidas y alertó por primera vez sobre las consecuencias ambientales negativas del desarrollo económico y la globalización, tratando de ofrecer soluciones a los problemas derivados de la industrialización y el crecimiento poblacional.

Fig. 9 Concepto de sostenibilidad

Conceptos como, contaminación, impacto ambiental, cambio climático, desarrollo sostenible, economía circular, vertidos, residuos, como muchísimos otros serán tratados en el resto de los capítulos del presente Manual. Por lo pronto, los hasta ahora tratados servirán de base para entender la dimensión ambiental de nuestro rol.