Cicle de l'aigua, aigües i sòls: distribució i processos

Distribució de l'aigua a la Terra

70% de la superfície coberta d'H2O: oceans, glaceres, rius, llacs, a l'atmosfera (vapor, núvols), aigües subterrànies i continents.

El cicle hidrològic

El cicle hidrològic és un procés que consta de diverses etapes, on l'aigua del mar i dels continents passa a l'atmosfera i torna novament als reservoirs terrestres.

Evapotranspiració

Evapotranspiració: la suma de dos processos:

• Per l'acció del sol, l'aigua s'evapora i passa a l'atmosfera en forma de gas.
• La transpiració dels éssers vius.

Precipitació

Precipitació: per la condensació del vapor dels núvols a les capes superiors, que pot caure en forma de gel a -20 °C. En arribar a 0 °C es desglaça i passa a aigua.

Escolament

Escolament: denominació del retorn de l'aigua als oceans.

• Escolament superficial: l'aigua va al mar.
• Escolament subterrani: l'aigua va al subsol.

Precipitació = Et + ESt + ESp

Balanç hídric: relació entre les aportacions d'aigua i les sortides, incloses les descàrregues superficials i subterrànies.

Les aigües oceàniques

Salinitat

La salinitat: influenciada per l'aport de rius, aigües hidrotermals i materials volcànics, glaceres i l'atmosfera. L'oceà és un sistema tancat: l'aigua s'evapora i torna, però la composició química de l'aigua que hi entra no és la mateixa que la que en surt. L'aigua que entra aporta mineralització que s'acumula; quan s'evapora, la sal queda acumulada.

Temperatura

Temperatura: la temperatura de l'aigua superficial canvia segons les temperatures externes, mentre que a les profunditats apareix la termoclina, on la temperatura disminueix de manera brusca a mesura que augmenta la profunditat.

Densitat

Densitat: depèn de la salinitat i de la temperatura. +Temperatura = -densitat. +Salinitat = +densitat.

Corrents marins

Corrents superficials: condicionats pels vents (situació normal). Els vents alisis empenyen l'aigua superficial del Pacífic, i el descens del nivell del mar permet l'aflorament d'aigua profunda.

El Niño i La Niña

El Niño (temperatura càlida): els vents alisis calmen l'aigua superficial del Pacífic; s'alteren borrasques i anticiclons i no hi ha aflorament important.

La Niña (temperatura freda): els vents alisis bufen en excés i reforcen el corrent superficial del Pacífic, provocant afloraments marins d'aigua rica en nutrients i en vida marina.

També esmentat: corrents subterrànies i termohalines (corrents generats per diferències de temperatura i salinitat): l'aigua freda i densa dels pols baixa als fons oceànics i l'aigua més càlida puja cap a la superfície. Exemple: Mar Mediterrani (més salinitat, més densitat) < Oceà Atlàntic (menys salinitat, menys densitat): el mar Mediterrani baixa i l'oceà Atlàntic puja.

Mares i marees

Mares: moviments periòdics (↑↓) de l'aigua d'oceans i mars provocats per:

• Giro de la Terra.
• Força d'atracció de la Lluna i del Sol sobre la Terra.

Plenamar: marea alta. Baixamar: marea baixa. Corrents de marea: corrents resultants d'aquesta atracció gravitatòria, entre zones de marea baixa i marea alta. Marejada ciclònica: pujada del nivell del mar per un cicló.

Els oceans actuen com a termòstats per la seva gran capacitat calorífica: a l'hivern escalfen l'aire i a l'estiu el refreden.

Aigües continentals

Aigües continentals: contacte amb el terreny (conté sals); contacte amb l'atmosfera (provoca dissolució de CO2 amb l'aigua); metabolisme dels éssers vius (aportació de substàncies orgàniques); influència antròpica (aportació de diferents substàncies).

Constituents principals inorgànics d'aigües naturals

Aigua d'escolament superficial i aigua de subsol.

Aigües superficials (1%): aigües de vessament, rius i llacs.

Aigües subterrànies (20%): subsol i aqüífers.

Aigües superficials: riu, llac i glaceres

Riu: un riu és un corrent permanent i natural d'aigua superficial; la seva aportació són les aigües d'escorrentia i les aigües temporals com a torrents i rierols.

Hidrogrames

Hidrogrames: gràfiques que representen les variacions d'un cabal en diferents èpoques de l'any. Les mesures s'han de fer sempre al mateix punt.

Llac

Llac: origen glacial, llacs de caràcter variat i foses tectòniques.

Glaceres

Glaceres: acumulacions de gel importants: casquets glacials o inlandsis.

Aigües subterrànies i sòl

Aigües subterrànies:

Aqüífer: reserva d'aigua tancada per parets impermeables.

Porositat de la roca: primària (porositat original) i secundària (porositat generada després).

Rocques permeables: calcàries, gresos, conglomerats; roques impermeables: argiles, granit i margues.

Característiques d'un sòl

Horitzó 0: mantell de matèria orgànica.

Horitzó A: capa més externa, més superficial i més meteoritada. És rica en humus, matèria orgànica en descomposició.

Horitzó B: capa intermèdia, menys meteoritada i amb menys humus.

Horitzó C: formada per fragments de roca mare alterats.

Roca mare: roca inalterada, és a dir, que no es troba fragmentada ni disgregada. És l'origen del sòl.

Components d'un sòl

Fase sòlida: representada per matèria mineral inorgànica i per matèria orgànica.

Fase líquida: representada per una dissolució aquosa salina (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, NO3-, SO4 2-, HCO3-). És el vehicle de transport de substàncies químiques al sòl.

Fase gasosa: formada pels gasos atmosfèrics. La quantitat d'O2 i CO2 del sòl depèn del consum d'aquests gasos per part dels éssers vius. És el vehicle de transport de substàncies químiques al sòl.

Components inorgànics

Meteorització física i química de les roques:

• Silicats (argiles i sorres): alguns tenen comportament expansiu, ja que retenen l'aigua.
• Òxids i hidròxids metàl·lics: materials no silicats, responsables de la coloració del sòl.
• Carbonats (calcita, dolomita): en regions àrides i semiàrides. Tenen coloracions blanquinoses.
• Sulfats (guix): en sòls de clima àrid; coloracions blanquinoses i desfavorables per la vegetació.
• Clorurs (halita): minerals molt solubles.

Components orgànics

Plantes: font de matèria orgànica. En morir, les restes es dipositen a la superfície o a l'interior del sòl i, mica en mica, es van descomponent.

Animals i microorganismes: aporten matèria orgànica a partir de l'excreció de substàncies metabòliques. La mineralització és la transformació de la matèria orgànica del sòl a través d'un procés metabòlic d'organismes descomponedors (bacteris, fongs i protozous del sòl), que acaba formant sals minerals (CO2, H2O, K+, Na+, etc.). Les restes orgàniques originen l'humus.

Humus jove o brut: format per restes orgàniques. Humus elaborat: format per components resultants de la descomposició total de l'humus brut.

Propietats d'un sòl

Principals propietats: textura, estructura, porositat, quantitat d'aigua, temperatura, profunditat, color i salinitat.

Tipus de sòls: classificació edàfica

Sòls totalment desenvolupats: laterites, sòls de loess eòlic, sòls d'estepa-desert, txernozems, sòls forestals grisos, sols podzolitzats i sòls de tundra.

Sòls intrazonals: sòls alcalins i sòls de torbera (bog i moor).

Sòls immadurs: sòls esquelètics i sòls al·luvials.

A Catalunya hi ha molts tipus diferents de substrats geològics (des de silícics fins a carbonats), diferents climes (d'humits i freds fins a secs i càlids), i diferents tipus de vegetació (des de boscos mediterranis fins a alpins). Per aquest motiu es troben representats gairebé tots els tipus de sòls.

Majoritàriament, el sòl català està influenciat per roques carbonatades amb un perfil de tipus ABC, caracteritzat per horitzons d'il·luviació sense mobilització d'argiles i òxids, però sí de bicarbonats solubles. Així doncs, a Catalunya hi predominen: argiles insolubles (terra rossa, per l'alliberació d'òxid de ferro present en les calcàries), el sauló (desenvolupat en roques ígnies àcides; material sorrenc) i el calitx (sòls de climes àrids).

Factors que determinen la formació d'un sòl

El sòl és el resultat d'uns processos interrelacionats. L'acció d'aquests processos depèn de factors formadors (organismes, meteorització i temps) i de factors destructors, com l'erosió.

Actuen en conjunt:

• Clima: factor més important; condiciona la temperatura i el balanç hídric edàfic, elements que condicionen la intensitat de l'activitat química del sòl, la velocitat d'alteració dels minerals, la descomposició de la matèria orgànica i el desenvolupament de la vegetació i la fauna del sòl.
• Roca mare: té gran importància en els moments inicials de formació del sòl, ja que els constituents alliberats per la roca mare influeixen en la composició del sòl.
• Temps: determina l'evolució del sòl i les etapes que travessa (sòls joves, sòls madurs, sòls vells).
• Topografia: determina la formació i distribució dels sòls; les zones intermèdies (vessants) són un bon lloc perquè es pugui desenvolupar correctament un sòl.
• Activitat biològica: l'activitat dels éssers vius influeix molt sobre el desenvolupament del sòl; les arrels dels vegetals eviten l'erosió i retenen la humitat gràcies a l'efecte pantalla que protegeix la superfície del sòl de la radiació solar directa.

Riscos: erosió i desertificació

Riscos: erosió i desertificació. L'erosivitat és la capacitat erosiva de l'agent geològic predominant en un espai determinat. Els tipus d'agents erosius són: erosió hídrica (aigua), erosió glacial (gel), erosió eòlica (vent), erosió biològica (éssers vius) i erosió antròpica (humans).

L'erosió provoca el deteriorament dels medis fluvials i litorals per excés de sediments, inundacions pel cúmul de material als embassaments i processos de desertització, entre altres efectes.

Factors d'empobriment del sòl

• Empobriment biològic: causat per l'acció de plaguicides sobre la flora i la fauna del sòl.
• Empobriment químic: causat per desforestacions o incendis, que ocasionen una pèrdua d'elements bioquímics (N, P, K) i de matèria orgànica; aquestes pèrdues es poden compensar amb adobs minerals i orgànics adequats.
• Empobriment físic: causat per l'ús de maquinària agrícola pesada, l'arrossegament de troncs, l'abús de monocultius o l'obertura de pistes forestals.
• Empobriment edàfic: darrera etapa de degradació que disminueix la qualitat i productivitat del sòl; pot ser degut a l'excés de rentatge, la salinització, la solonització (alcalinització), l'encrostament (formació de calitx) o la desertització.

Erosió hídrica

Erosió hídrica: comença quan l'aigua precipitada arriba a la superfície del sòl i l'impacte de les gotes de pluja trenca els materials del sòl, provocant la destrucció de la primera capa edàfica. El sòl va captant aigua fins a un punt de saturació, moment en què es formen tolls. L'aigua circulant s'agrupa segons les irregularitats del terreny i hi va formant solcs; aquests esdevenen més profunds, es formen xaragalls i, finalment, barrancs.

Per poder predir, prevenir i avaluar l'erosió edàfica és necessari elaborar mapes de risc tenint en compte els factors esmentats, i instal·lar indicadors físics i biològics que facilitin el coneixement del procés erosiu.

Erosió eòlica i desertificació

Erosió eòlica: es dona en zones àrides, és a dir, en absència de vegetació, cosa que facilita l'aflorament del material rocós i l'acció intensa del vent. A Catalunya l'acció eòlica predomina en la zona costanera.

Desertificació: procés de degradació ecològica en què la terra fèrtil i productiva perd totalment o parcialment el seu potencial de producció a causa de la intervenció antròpica i factors naturals. Aquest procés s'afavoreix amb:

• Degradació física: ús de maquinària agrícola pesada o pasturatge intensiu.
• Degradació química: abocament d'elements contaminants o salinització/alcalinització del sòl per acumulació de sals.
• Erosió hídrica i eòlica: causes principals de pèrdua de sòls.

Causes concretes de desertificació: agricultura i pasturatge intensiu (ús abusiu del sòl), canvi climàtic (disminució de la precipitació en alguns indrets), incendis (eliminació de nutrients i deixant el terreny despullat) i tala (desforestació).