La utilidad del agua ha capturado la imaginación del hombre. A través de la historia se han diseñado un sinnúmero de dispositivos y estructuras para transferir el agua de lugares húmedos a zonas áridas. Sin embargo, después de la Segunda Guerra Mundial, surgió en el mundo una creciente preocupación por el aumento de contaminación del agua. Existen diversas enfermedades graves cuyo origen está relacionado con el agua contaminada y que han detonado problemas de contaminación en masa, como aquellos registrados en Japón durante los años cuarenta y ochenta, por la presencia de cadmio y mercurio en el agua. Existen además problemas con los agroquímicos, como fertilizantes y pesticidas, que resultaron del desarrollo de la agricultura industrial. La filtración del nitrato ha contaminado los acuíferos, y muchas fuentes potenciales de agua han sido consecuentemente degradadas.
En años recientes, dos grupos de profesionistas han dominado el pensamiento sobre el agua: los ingenieros y los ecólogos acuáticos. Ambos han enfocado la mayor parte de sus esfuerzos en el agua visible. Los ingenieros se han interesado en las funciones directas del agua y en métodos de control de los flujos, mientras que los ecólogos se han enfocado en las funciones ecológicas indirectas de esta misma agua.
Por otro lado, la atención de los administradores del agua se enfoca en el agua visible de los ríos y acuíferos. A pesar del hecho de que el agua es uno de los dos elementos básicos de los que se componen las plantas (el otro es el dióxido de carbono del aire), los ecólogos se enfocan en la energía y los flujos de nutrientes. Adicionalmente, entre los ingenieros, la producción agrícola se ha conceptualizado como un problema de riego y así ha permanecido entre los profesionales del agua hasta la fecha. Sin embargo, para los cultivos es indistinto si el agua disponible para sus raíces proviene de la infiltración del agua de lluvia o de un sistema de riego. De hecho, estudios indican que entre el 60 y el 70 % de la producción mundial de alimentos se debe a la agricultura de temporal (Wood et al., 2000). De forma similar, inmensos volúmenes de agua se consumen para la producción de plantas en los principales biomas del planeta: los bosques y humedales; casi el 90 % del flujo de vapor en los continentes está involucrado en la producción de plantas de los ecosistemas terrestres.
Dados el crecimiento poblacional y los llamados de alerta de los grupos ambientales sobre los riesgos que impone la expansión de la agroindustria con sus sistemas de riego de gran escala, el agua invisible, almacenada en bosques, humedales y pastizales, es cada vez más importante. Por ello, existe una necesidad global por entender los procesos y funciones del agua invisible en la agricultura de temporal.
La escala del consumo de agua en la producción de plantas
En los libros de texto sobre ecología existe una tendencia a agrupar con el suelo al agua involucrada en la producción de las plantas; en otras palabras, la humedad del suelo. El agua en sí misma se ha visto como un factor abiótico en el suelo, uno que no tiene funciones biológicas y que simplemente es observado como un atributo del mismo. La presencia del agua se da por sentado, y la producción se refiere a la interacción entre la energía y la materia, y se le aprecia como una acumulación de energía en contraste con su rol en la formación de nueva materia orgánica a partir del agua y el CO₂ (Falkenmark y Lundqvist, 1997). En la producción agrícola, el potencial de crecimiento se entiende como el potencial alcanzado cuando los cultivos crecen con un amplio suministro de agua y nutrientes. Este concepto de potencial de crecimiento puede ser muy engañoso, pues nos invita a concluir de manera errónea que simplemente al multiplicarlo por el área arable disponible en el mundo obtenemos un valor para el potencial de producción agrícola del planeta. Este enfoque para entender la relación entre el agua y la producción de la tierra desestima el hecho de que la escasez de humedad del suelo es una característica de las zonas áridas del planeta, por ejemplo, en el África subsahariana.
En 1996, Brismar presentó un estudio conceptual sobre las restricciones de la producción de la tierra y la desertificación. Su objetivo fue evidenciar cuánta atención se le estaba otorgando a condiciones relacionadas con el agua y qué procesos e interacciones limitaban la producción de la tierra. La investigación dejó en claro la ceguera que predominaba en todos los métodos con respecto al agua, pues se daba por implícita en el término ‘suelo’. El fenómeno fue discutido en términos de atajos o interacciones rápidas entre la productividad de la tierra y el suelo o la lluvia, evidenciando un enfoque predominante en el agua visible e ignorando fenómenos invisibles claves para la productividad en zonas áridas.
La invisibilidad del agua se manifiesta de dos formas: existen funciones directas del agua, como se manifiesta en la producción de las plantas (abasto de agua), y funciones indirectas, que se relacionan con el involucramiento del agua, como un determinante fundamental en los ecosistemas terrestres (servicios ecológicos acuáticos).
La literatura científica revela que hay un predominio de atención sobre los bienes ecosistémicos visibles, como son los alimentos, los peces y la biomasa, con una menor atención a explicar cómo funciona el ecosistema y las diversas maneras en las que se producen esos bienes (FAO, 2000).
Para resumir, el agua en la zona de las raíces, que se consume durante el proceso de fotosíntesis, constituye una parte importante del balance hídrico local. Si utilizamos más agua para producir cultivos, queda menos agua disponible para recargar acuíferos y ríos. En virtud del agotamiento de corrientes superficiales y acuíferos a nivel global, es crucial entender la relación entre el agua visible e invisible que existe en el planeta (flujo azul y verde, respectivamente). El flujo que está inherentemente asociado a la producción de las plantas tiene que ser visibilizado e integrado en el análisis y el balance hídrico de las cuencas.
Solo una parte del ciclo hidrológico pasa a través de las plantas. Las condiciones ecohidrológicas particulares de los trópicos semiáridos han dado lugar a ecosistemas naturales y a agroecosistemas que están caracterizados por una vegetación escasa, con árboles y plantas separados una cierta distancia unos de otros. Esto implica que una gran parte del flujo verde (invisible) es improductivo, pues regresa de manera inmediata de un suelo húmedo a la atmósfera por medio de la evaporación. Lo anterior es evidente en el sur de África, donde dos terceras partes del agua que cae en forma de lluvia regresa de manera inmediata a la atmósfera en forma de evaporación; solo el 20 por ciento toma una ruta productiva a través de la zona de raíces de las plantas y sólo el 15 por ciento de la lluvia permanece como superávit disponible para recargar acuíferos y ríos (Heyns, 1993).
El rol del agua invisible (flujo verde) para sostener la lluvia
Un aspecto frecuentemente ignorado del ciclo del agua es que los flujos de vapor del agua invisible dan soporte a la formación de la lluvia sobre el paisaje, formando un ciclo de retroalimentación de humedad. En una escala global sabemos que 40 % de la lluvia que cae sobre los continentes tiene su origen en los océanos y la humedad que proveen y que se transporta por medio de los vientos. Sin embargo, es menos conocido que cerca del 60 % de la lluvia surge del vapor producido por la superficie terrestre. Esto significa que el sistema circulatorio hidrológico que soporta biósfera y antropósfera es, a grandes rasgos, generada por la biósfera misma. Esto nos dirige a la importante conclusión de que cambios naturales o antropogénicos en el paisaje pueden tener impactos significativos en la sustentabilidad y confiabilidad de la lluvia.
El origen de la lluvia, terrestre o marina, depende principalmente del tamaño de la masa terrestre. En pequeñas islas, la contribución a la evaporación local es despreciable, mientras que, en continentes grandes, el efecto de retroalimentación de humedad, a partir de la evaporación terrestre, es dominante (Savenije, 1996). En general se supone que si el camino de la humedad sobre la tierra es mayor a 500–1000 km, entonces el efecto de la evaporación local se vuelve dominante sobre la humedad del océano. Por ejemplo, en el cinturón del desierto de Sahel, 90 %de la lluvia nace de la evaporación continental. Mientras que, en la parte central de los Estados Unidos, el reciclaje de la humedad puede representar hasta el 60 % de la lluvia (Bosilovich y Schubert, 2001). La evaporación de la superficie terrestre recicla humedad a la atmósfera y sostiene a la lluvia.
Si la evaporación se eliminara por completo, y toda la lluvia fluyera directamente a los ríos, en el oeste de África la lluvia estaría limitada a una pequeña región definida por 500 km tierra adentro de la costa. En la actualidad, la lluvia alcanza regiones ubicadas a 2,000 km de la costa, pero esta distancia se está viendo reducida como resultado de los cambios en el uso de suelo que modifican el balance hídrico, incrementando el escurrimiento por la impermeabilización y deforestación. Donde originalmente existía una agricultura migratoria, con un alto grado de vegetación natural, asentamientos permanentes comienzan a dominar el terreno, reduciendo la cobertura vegetal natural. Los monocultivos siempre evaporan menos agua que la vegetación natural, simplemente por la escasa profundidad de sus raíces. En un hábitat natural, la producción de biomasa es óptima, porque incluye el máximo uso de agua para la transpiración de la vegetación; El arado de la tierra generalmente promueve el escurrimiento superficial y reduce la evaporación. En resumen, el cambio de uso de suelo reduce la evaporación durante la temporada de lluvias, lo que a su vez reduce el reciclado de humedad a la atmósfera y, por lo tanto, reduce la lluvia tierra adentro. En años secos, las actividades de deforestación agravan considerablemente el limitado reciclaje de humedad, con consecuencias muy graves para ecosistemas y producción agrícola.
Por estas razones, es de vital importancia comprender la relación que guarda el ciclo hidrológico con el sistema terrestre, en particular con los bosques, las selvas y los humedales. En el IMTA trabajamos permanentemente por expandir el conocimiento sobre las funciones de los bosques en el ciclo hidrológico nacional, y trabajamos de la mano con la Comisión Nacional Forestal para identificar y evaluar las acciones de manejo forestal, de tal suerte que sirvan como una importante herramienta para la sostenibilidad de los recursos hídricos nacionales.
Referencias:
Bosilovich, MG, y Schubert, SD, (2001) Precipitation recycling over the central United States diagnosed from GEOS-1 data assimilation system. Journal of Hydrometeorology, 2:26-35.
FAO 2000. New Dimensions in Water Security. AGL/MISC/25/2000. Food and Agricultural Organization, Rome.
Falkenmark, M y Lundqvist J, (1997) World Freshwater Problems- Call for a new realism” Background report 1, Comprehensive Assessment of the Freshwater Resources of the World, Stockholm Environment Institute, Stockholm.
Heyns, P (1993) Water Management in Namibia. In: Proceedings of the Workshop on Water Resources Management in Southern Africa. Victoria Falls, 5-9 July, World Bank, Washington.
Savenije HHG, Does moisture feedback affect rainfall significantly? Physics and Chemistry of the Earth, 20, 507-13.
Wood, S, Sebastian, K, Scherr, SJ (2000) Pilot analysis of Global ecosystems – Agroecosystems. International Food Policy Research Institute and World Resources Institute.