Gestió de Recursos de la Biosfera i Sòl: Impactes i Sostenibilitat

El Sòl: Sistema Natural i Recurs Vital

El Paper del Sòl

El sòl és un sistema natural, dinàmic i obert, amb entrades i sortides de matèria i energia. El tipus de sòl creat està condicionat pels factors formadors: roca mare, clima, topografia, activitat biològica i temps. Aquests factors determinen diferents tipus de processos:

• Meteorització de la roca mare, que comporta la formació de nous minerals.
• Formació i mineralització de l’humus per part dels microorganismes.
• Transport i acumulació de material soluble i col·loïdal, que originen:
  • Horitzons de rentatge (per eluviació).
  • Horitzons d’acumulació (per il·luviació).

El Sòl com a Recurs Escàs

El sòl és un bé escàs, limitat i no renovable a curt termini, per la qual cosa cal una correcta ordenació del territori.

A Catalunya, la superfície es distribueix de la següent manera:

• Superfície forestal (61%): Més de les tres quartes parts dels boscos estan en mans de petits propietaris que rarament exploten aquest recurs.
• Superfície agrícola (34,5%): Camps destinats a cereals (blat i ordi), fruiters i olivera. És l'ús principal a Catalunya.
• Superfície urbana (4%): Les transformacions són pràcticament irreversibles, amb pèrdua de la capacitat d’infiltració de l’aigua.

Canvis en l'Ús del Sòl a Catalunya

La superfície ocupada pels conreus ha disminuït a Catalunya com a conseqüència del despoblament del món rural.

• La superfície dedicada a les pastures ha augmentat.
• Els conreus abandonats acaben sent ocupats per matollars i pel bosc. Però la seva extensió total no ha augmentat a causa dels incendis succeïts periòdicament a Catalunya.
• L’increment més gran ha estat en la superfície urbanitzada, destacant la importància de les segones residències.

Explotació dels Recursos de la Biosfera

L'Agricultura i l'Agroecosistema

L’agricultura comprèn les activitats humanes de transformació de l’entorn natural per fer-lo més apte per al creixement d’espècies seleccionades. L’ecosistema queda modificat per l’home, resultant en l’agroecosistema. Aquest és més productiu, però d’escassa diversitat, i es manté aturat en un estat inicial de la successió ecològica.

Tipus Bàsics d'Agricultura

• Subsistència: Petita extensió, policultius, destinat al consum de la família.
• Intensiva: Màxima producció en el mínim temps. Requereix fertilitzants industrials, llavors d’alt rendiment (transgènics), herbicides i pesticides, maquinària pesant, hivernacles, etc. Genera gran benefici comercial, però gran impacte ambiental.
• Extensiva: Rotació de cultius, fertilitzants d’origen natural, poca maquinària pesant.
• Ecològica: Ús d’adobs naturals, no utilització de plaguicides, no transgènics.

La Silvicultura

És el conreu i l’explotació racional dels boscos (no tala massiva). Se n'obté fusta, suro, resina, olis essencials, fruits, etc.

La silvicultura intensiva, amb arbres de creixement ràpid, empobreix els sòls (els nutrients passen als arbres ràpidament) i dificulta la regeneració del sòl després de la tala.

La Ramaderia i la Caça

La ramaderia és el conjunt d’activitats de cria d’animals per a l'aprofitament d’aquests o de productes derivats.

Tipus de Ramaderia

• Subsistència: Cria de pocs exemplars d’animals diversos per al consum propi.
• Extensiva: Cria de ramats en extenses àrees de pastura. És sostenible quan manté un determinat nivell de producció sense perjudicar l’entorn.
• Intensiva: Màxima producció en el mínim temps. Animals estabulats d’una única espècie, instal·lacions automatitzades, ús de pinsos industrials i d’antibiòtics preventius. És insostenible en el temps per la gran quantitat d’energia que gasta i per la contaminació que produeix.

La Caça

La caça és una font important d’aliments (i d’eines i de productes ornamentals) per a algunes cultures i una pràctica d’oci en els països desenvolupats.

La Pesca i l'Aqüicultura

La pesca és una explotació que segueix el model depredador-presa: l’augment de captures fa disminuir les poblacions de peixos, la qual cosa implica una disminució de l’esforç de pesca, que permet la recuperació de les poblacions. Les àrees d’aflorament són molt productives, però fluctuants, com també poden produir fluctuacions en caladors pròxims a la costa, variacions en les condicions hidrogràfiques (aportació de nutrients).

Tipus de Pesca

• Subsistència: Captura de pocs exemplars amb aparells senzills destinats a l’autoconsum.
• Litoral: Amb vaixells prop de la costa.
• D’altura: Amb vaixells factoria a alta mar. És molt agressiva.

Tècniques de Pesca

• Palangre: Centenars d’hams amb esquer per a la captura de grans depredadors (lluç).
• Xarxes:
  • D’arrossegament: Destrueixen el fons marí i capturen moltes espècies no aptes per al consum humà.
  • De deriva: Suen i es mantenen verticals mitjançant flotadors i llasts per capturar bancs de peixos.
  • Almadrava: Encerclen bancs de tonyines.
• Teledetecció i sonars: Permeten la localització dels bancs de peixos.

L’aqüicultura en piscifactories de peixos, mol·luscs i crustacis és una alternativa a la pesca. Es fa a terra ferma (estanys) o al mar (gàbies flotants).

Recursos Energètics de la Biosfera: Biomassa

La biomassa i la necromassa poden ser fonts d’energia renovable si l’ús s’adequa al ritme de producció. Es poden utilitzar com a combustibles i per a la producció d’electricitat:

Combustibles Sòlids

• Fusta, de residus forestals o de silvicultura.
• Carbó vegetal, obtingut per combustió incompleta de la fusta en un medi anòxic.

Combustibles Líquids: Biocarburants

La utilització de biocarburants no necessita la modificació dels motors i no contenen sofre. Són:

• Bioetanol: Es pot barrejar amb la gasolina o utilitzar-lo per a motors específics. S’obté per la fermentació de productes rics en glúcids derivats del blat, la civada, el blat de moro i la remolatxa. Posteriorment es destil·la per augmentar la concentració d’alcohol.
• Biodièsel: S’utilitza com a substitut total o parcial del gasoil. S’obté a partir d’olis vegetals (palma) i de vegetals usats o de greixos animals.

Combustibles Gasosos: Biogàs

El biogàs s’obté de la degradació anaeròbica de matèria orgànica per l’acció de bacteris dins de digestors. Està constituït per CH₄, CO₂, H₂, H₂S, etc., i pot ser utilitzat a les cuines, per a la il·luminació o per a la producció d’electricitat.

Riscos Relacionats amb la Biosfera

Riscos Directes

Deriven de la dinàmica de la biosfera, però poden ser augmentats per la intervenció humana:

• Incendis: Per l’acumulació de resines i substàncies inflamables als boscos.
• Extinció d’espècies: Pels canvis climàtics i la interacció entre espècies.
• Creixement incontrolat d’insectes, rosegadors, etc.: Provoquen canvis dràstics en l’entorn.
• Alliberament massiu de gasos: Poden esclatar, per la descomposició de grans quantitats de matèria orgànica (MO) acumulada.
• Alliberament massiu de pol·len a l’atmosfera: Afecta les persones amb al·lèrgies.

Riscos Induïts per l'Activitat Humana

Es produeixen quan l’home altera la dinàmica de la biosfera:

• Epidèmies i pandèmies: Per l’elevada mobilitat de l’espècie humana.
• Riscos alimentaris: Per la utilització de determinades substàncies en l’agricultura i la ramaderia.
• Bioacumulació de pesticides i contaminants.
• Riscos biotecnològics: Per l’aparició d’organismes transgènics.
• Infeccions hospitalàries: Per la resistència de microorganismes que colonitzen els ambients càlids i humits dels hospitals.
• Resistència als antibiòtics.
• Introducció d’espècies al·lòctones.
• Creixement incontrolat d’espècies oportunistes.
• Riscos derivats d’impactes a altres subsistemes (pluja àcida, forat de la capa d’ozó, augment de l'efecte hivernacle): Afecten greument la biosfera.

Incendis Forestals: Factors i Prevenció

La freqüència d’incendis a la zona mediterrània pot estar afavorida per diversos factors:

Factors que Afavoreixen els Incendis

• Clima mediterrani: Estiu amb temperatures molt elevades i precipitacions molt baixes.
• Vegetació: Espècies vegetals al·lòctones abundants que no resisteixen el foc i cremen molt ràpidament.
• Explotació del bosc: La incorrecta gestió forestal, com ara no realitzar cremes controlades per reduir el combustible que representa el sotabosc; no fer tallafocs; no evitar el monocultiu d’espècies vegetals.
• Fenòmens atmosfèrics: Tempestes seques.
• Causes antròpiques: Molts incendis són provocats per persones (piròmans, interessos econòmics, polítics o personals).

Mesures Preventives i Correctores

Mesures preventives:

• Neteja de franges de protecció.
• Campanyes de sensibilització que promoguin evitar negligències.
• Legislació estricta que prohibeixi fer foc al bosc o en els seus límits, especialment en èpoques de risc.
• Gestió forestal adequada, que eviti plantacions de monocultius d’arbres que puguin afavorir la propagació del foc (pins i eucaliptus).
• Establiment de models de vigilància per satèl·lit de les zones de més risc.
• Intervencions especials (creació de tallafocs i la tala selectiva sota les línies elèctriques).
• Evitar conductes d’alt risc i col·laborar en l’extinció dels incendis.

Mesures correctores: Reforestació i rehabilitació de terres.

Impactes de les Activitats Humanes a la Biosfera

Impactes de l'Agricultura

• Fragmentació dels hàbitats naturals, que dificulten l’intercanvi genètic.
• Pèrdua de diversitat genètica per la tria de les varietats més comercials.
• Disminució de masses forestals a causa de tales massives i incendis per establir conreus.
• Degradació dels boscos autòctons per plantacions d’arbres, amb la consegüent pèrdua de biodiversitat.
• Bioacumulació de plaguicides.

Impactes de la Ramaderia

• Disminució de masses forestals a causa de tales massives i incendis per establir pastures.
• Pèrdua de diversitat genètica per la tria de les varietats més comercials.
• Degradació de boscos per pasturatge intensiu (consum, trepig, etc.).
• Contaminació dels sòls i els aqüífers per acumulació de purins.
• Producció de carn d’animals alimentats amb pinsos no adequats i tractats amb hormones i fàrmacs.

Impactes de la Caça i la Pesca

Caça

• Captura d’espècies en perill d’extinció.
• Alteració de la xarxa tròfica per l’eliminació dels depredadors.

Pesca

• Captura d’espècies sense interès comercial.
• Sobrepesca, que comporta perill d’extinció.
• Introducció d’espècies al·lòctones a rius i llacs, amb la consegüent disminució de la biodiversitat.
• Destrucció del bentos per la pesca d’arrossegament.
• Contaminació per l’aqüicultura (productes d’excreció i excés de nutrients).

Impactes de la Utilització de Biomassa

• Desforestació per a la plantació d'espècies oleaginoses.
• Problemes d’alimentació en països en vies de desenvolupament a causa de la substitució de conreus de productes alimentaris per cultius destinats a la fabricació de biocombustibles.

La Pèrdua del Sòl: Erosió

La pèrdua del sòl està motivada per l’erosió, que és la pèrdua progressiva del gruix del sòl. És molt més ràpida que els processos formadors de sòl i, per tant, és irreversible a curt termini. És un procés natural:

• Agents erosius: Aigua, vent, glaç, neu, gravetat, éssers vius.
• Factors que influeixen en la intensitat: Clima, tipus de sòl, litologia, pendent i vegetació.

L’acció humana pot accelerar l'erosió mitjançant incendis, pastura intensiva, tala d’arbres, activitats agrícoles, mineria, construcció, etc.

L'Erosió Hídrica

Actua quan l’aigua arriba en forma de pluja i s’escola superficialment, i quan s’infiltra en el sòl i provoca una erosió subsuperficial.

Erosió per Esquitx i Crosta Superficial

La capacitat erosiva d’una gota de pluja depèn de la velocitat de caiguda i de la mida de la gota. A les zones desprotegides de vegetació l’erosió es produeix amb més intensitat, ja que les fulles redueixen la velocitat de caiguda de les gotes d’aigua. Les partícules del sòl alliberades per l’impacte de la gota poden ser introduïdes a l’interior del sòl. Quan les partícules transportades per l’aigua que s’infiltra obturen els porus del sòl, apareix una capa superficial molt poc porosa que, en assecar-se, forma la crosta superficial. Aquesta impedeix la infiltració de l’aigua de les pluges següents.

Erosió per Escorrentiu Laminar

Quan durant la pluja el sòl se satura d’aigua, la infiltració no és suficient i apareix una làmina d’aigua damunt de la superfície que arrossega partícules fines. Aquesta erosió laminar pot augmentar-se per la compactació del sòl o per la formació d’una crosta superficial, augmentant la impermeabilització. La seva capacitat erosiva és proporcional a la inclinació i la longitud del pendent. És important en àrees agrícoles amb fort pendent, cultius de secà, en terrenys on s’utilitza maquinària pesant, zones que han patit incendis i terrenys de conreus abandonats.

Erosió per Escorrentiu Concentrat (Badlands)

Quan el pendent és prou llarg, el flux d’aigua superficial es concentra en petits rierols. L’erosió es produeix de forma localitzada originant solcs (pocs cm), que esdevenen xaragalls i, finalment, barrancs (m). El resultat d’aquests processos són els badlands.

L'Erosió Eòlica

Es produeix principalment en regions de climes semiàrids i àrids, i també a zones dunars costaneres.

El grau d’humitat és el factor que més afecta la possibilitat d’arrossegament de les partícules, ja que no es produeix en sòls mullats. La vegetació impedeix físicament que el vent tingui contacte directe amb el sòl, oferint més protecció amb més cobertura.

Avaluació de les Pèrdues de Sòl

Les pèrdues es poden mesurar amb trampes que recullen els materials transportats per escorrentiu o amb l’aplicació de models matemàtics. Aquests models necessiten conèixer l’erosivitat i l’erosionabilitat.

• Erosivitat: Capacitat erosiva d’un agent geològic. Es calcula a partir d’una fórmula matemàtica a la qual se li poden aplicar factors de correcció.
• Erosionabilitat: Vulnerabilitat del sòl a ser erosionat. Està condicionada per la capacitat del sòl de mantenir els seus agregats i components, depenent de la textura i l’estructura del sòl, el contingut de matèria orgànica i la seva permeabilitat. També depèn de l’orografia i la vegetació. Es pot calcular a partir de monogrames.

Conservació i Restauració del Sòl

Les pràctiques de conservació i restauració volen evitar o disminuir les pèrdues del sòl, intentant evitar l’erosionabilitat:

• Millorar les característiques del sòl amb l’aportació de matèria orgànica, que forma agregats estables i augmenta la porositat, incrementant la capacitat d’infiltració.
• Disminuir els pendents dels camps de conreu.
• Realitzar una pertorbació mínima del sòl: la llaurada zero no és aplicable, però sí l’ús adequat de maquinària (tractors d’eruga o de rodes de baixa pressió, evitar les tasques quan el terreny està molt humit).
• Augmentar la infiltració: llaurar seguint corbes de nivell incrementa el temps de contacte entre l’aigua i la superfície del sòl, construcció de terrasses i marges de pedra, escollir conreus de recobriment elevat.

Les pràctiques extractives han de comptar amb un pla de restauració amb el rebliment de les fosses per recuperar una morfologia semblant a la inicial. L’ús de runa de construcció o de deixalles urbanes i industrials pot generar problemes de contaminació, mentre que l’ús de fangs de depuradores pot ser una bona opció.

Altres mesures: reforestació de zones en vies de desertificació, evitar l’ús abusiu de fertilitzants i plaguicides per frenar la contaminació dels sòls, construcció de murs de contenció per evitar esllavissades.

Desertització i Desertificació

• Desertització: Procés natural de formació de deserts. A regions de clima àrid l’evaporació excedeix la precipitació i la vegetació no es pot mantenir. Es produeix molt lentament.
• Desertificació: Degradació de les terres àrides, semiàrides i subhumides seques causada per les activitats humanes i les variacions meteorològiques, que comporta la pèrdua del sòl fèrtil. Amenaça més d’una quarta part del planeta.

Conceptes Relacionats

• Aridesa: Manca d’aigua per als éssers vius de caràcter permanent (regió climàtica).
• Sequera: Manca d’aigua de caràcter temporal i inesperat, segons la pluviositat habitual.

Factors que afavoreixen la desertificació:

• Extrema variabilitat de les pluges, amb períodes de sequera i episodis de pluges torrencials.
• Sòls pobres.
• Incendis forestals.
• Abandonament de l’agricultura tradicional i increment de l’agricultura de regadiu.
• Esgotament dels aqüífers.
• Creixement urbà.

La mala gestió porta un greu risc de desertificació.

Contaminació del Sòl

Un sòl és normal o net quan presenta les característiques que li pertoquen en relació als seus agents formadors. Quan presenta contaminants químics perillosos d’origen antròpic en una concentració que comporta risc per a les persones o el medi ambient, es qualifica de sòl contaminat. Si la presència d’elements d’una potencial toxicitat es deu a les característiques pròpies de la roca mare, no es considera sòl contaminat.

Causes de la Contaminació

Les causes de contaminació inclouen:

• Elevada aportació de fertilitzants i productes fitosanitaris a l’agricultura.
• L’activitat industrial i energètica.
• La mala gestió dels residus i accidents en el transport o emmagatzematge de productes químics.
• Contaminació dels sòls per nitrats, que a més de l’abús de fertilitzants, té el seu origen en els abocaments de purins.

Mesures correctores per la contaminació per nitrats: reducció de la quantitat d'explotacions porcines i/o porcs per explotació, variar la dieta dels porcs, limitar l’aportació de purins al sòl, creació de plantes de tractament.

Substàncies Contaminants i Bioacumulació

Les substàncies contaminants es classifiquen en:

• Orgàniques: Hidrocarburs, detergents, pesticides, etc., de gran incidència en el medi.
• Inorgàniques: Nitrats, fosfats, isòtops radioactius.
• Metalls pesants: Mn, Cr, Zn, Ni, Pb, etc.

L’índex de bioacumulació expressa la relació entre la quantitat d’un contaminant en un organisme i la concentració del contaminant al sòl. Aquests contaminants poden afectar la salut humana i el medi, i provocar riscos com explosió o corrosió d’estructures.

El Sòl com a Sistema Depurador Natural

El sòl pot degradar o immobilitzar els contaminants. La seva capacitat depuradora depèn de la formació de complexos organominerals, les reaccions químiques que s’hi produeixen i l’activitat biològica.

• Residus rics en matèria orgànica: Poden millorar les propietats del sòl, però un excés pot provocar condicions anaeròbiques i alliberar substàncies solubles que poden contaminar els aqüífers (nitrats i nitrits).
• Residus amb elevat contingut d’organismes patògens: Poden ser depurats als sòls. Els bacteris i virus queden retinguts i la seva supervivència generalment no és superior a un any.
• Metalls pesants dels residus procedents de la mineria i la indústria: Poden ser immobilitzats al sòl mitjançant adsorcions, formació de complexos organominerals, etc. En general, els metalls són solubilitzants a pH inferior a 6,5. Per tant, no s’han d’abocar residus amb metalls a sòls àcids. La pluja àcida té una important incidència en aquest procés.

Descontaminació dels Sòls

La capacitat depuradora del sòl no és infinita, i la contaminació del sòl afecta el medi natural i l’home.

Tractament del Sòl Contaminat

Existeixen dues grans categories de tractament:

Tècniques d’Aïllament

S’emmagatzema el sòl en abocadors adaptats i es segellen (amb risc que es produeixin esquerdes i els contaminants es filtrin) o es destrueix el sòl a altes temperatures controlant els gasos generats.

Tècniques de Descontaminació

Són les preferibles, ja que permeten la reutilització dels sòls:

• Extracció: Se separen els contaminants mitjançant aire (arrossegament) o aigua (rentatge).
• Tractament químic: S’oxiden contaminants amb O₂ o H₂O₂.
• Tractament electroquímic: Es desplacen els contaminants cap a un o altre elèctrode.
• Tractament tèrmic: Els contaminants es destrueixen a 1000 °C. Cal tenir cura dels gasos generats.
• Tractament microbiològic (bioremediació): Els contaminants són degradats per microorganismes o s’utilitzen cultius que extreuen els tòxics del sòl i els acumulen en els seus teixits.