CONTINGUTS.
La mar havia pres una color intensa i la llum estellava l’aigua en tot de prismes. Les volves innombrables del plàncton es desfeien en l’esclat d’un sol aplomat. El vell no veia sinó irisacions profundes dins l’aigua violeta i les llinyes que, de dret, baixaven mar avall. Hi havia mil metres de fondària.
Ernest Hemingway,
“The Old Man and The Sea” (1952)

Sens dubte i juntament amb l’atmosfera, la hidrosfera constitueix un component importantíssim dins del Sistema Biosfera. L’aigua és el l’element essencial que permet la vida a la Terra, en aquest tema hi han nombrosos conceptes, sistemes i models que cal treballar. S’ha de fer una primera distinció entre les aigües continentals i les oceàniques, ja que el seu estudi comprèn disciplines diferents dins la Geologia i/o la Biologia.

Primerament s’han d’obtenir coneixements sobre la distribució i composició de l’aigua a la Terra i conèixer bé el Cicle de l’Aigua i les seves etapes i conceptes associats com evapotranspiració, precipitació, tipus d’escolament i balanç hídric. També les seves característiques fisicoquímiques en funció de si parlem d’aigües continentals o oceàniques, Tª, salinitat, densitat, absorció de gasos i les relacions entre aquestes variables.

AIGUES OCEANIQUES.
Tot i ser salada i constituir el 97% de l’aigua del planeta Terra, la seva importància per l’equilibri tèrmic de la terra amb connexió amb l’atmosfera, la fan vital per la vida a la terra. No cal oblidar el seu paper en la producció de biomassa.

– Dinàmica oceànica.
Aquest és un model cabdal per el funcionament de la biosfera, és per tant important conèixer l’origen i tipus de corrents marins i la seva funció així com les variables que intervenen en el seu desenvolupament. Per tant és important conèixer el model de funcionament d’aquests dos tipus de corrents i les implicacions ecològiques que tenen per la biosfera.
En relació als corrents superficials és important conèixer la relació entre la circulació atmosfèrica i aquest tipus de dinàmica oceànica.

AIGUES CONTINENTALS
És important conèixer la seva composició en funció del tipus d’aigua, de la localització geogràfica, de l’estacionalitat (matèria orgànica i sals dissoltes), del tipus de riu en funció del seu tram, i altres variables així com la seva distribució planetària en aigües superficials (rius, llacs i glaceres) i en subterrànies (aqüífers)

– Aigües superficials.
El concepte de conca hidrogràfica així com de les seves diferents propietats és important ja que aquesta constitueix la unitat d’estudi en els treballs hidrològics d’una zona determinada. Així doncs, els conceptes de evapotranspiració, drenatge superficial i subterrani són importants per determinar el balanç hídric d’una conca.

El concepte d’hidrograma en relació als rius es també important degut al paper que tenen les crescudes al nostre país.

En relació als aqüífers és important saber què és el nivell freàtic i el concepte d’isopiezes i nivell piezomètric en relació a un aqüífer lliure o confinat i la relació d’aquests amb els rius influents o efluents.

– links d’interès
Servei d’informació del Satel·lit NOAA

– Activitat. Examina la localització de les altes pressions a la terra i col·loca-les en el mapa dels corrents oceànics. Veus alguna correlació?
Adona’t com la posició de les altes subtropicals i la circulació al voltant d’elles coincideix amb la circulació de moltes dels corrents oceànics. Fixa’t amb el corrent del Golf de Mèxic. Conforme l’aire circula des de la banda occidental de l’alta subtropical (20º N) aquest flueix per sobre d’una massa d’aigua calenta subtropical arrastrant-la cap el nord, circulant per el marge oriental dels EEUU i creant un corrent oceànic calent que flueix cap l’Atlàntic Nord i Europa. Després de creuar l’Atlàntic, gira o es bifurca, anomenant-se ara el corrent de l’Atlàntic Nord (provocat per aquet gir/bifurcació).

El corrent del Golf intensifica la inestabilitat i la probabilitat de precipitació conforme passa per l’atlàntic nord. Aquest corrent càlid representat pel gir del Corrent del l’Atlàntic Nord modera el clima de les Illes Britàniques

APLICACIONS DE CONCEPTES I SISTEMES.

El Niño i la Niña
Duran centenars d’anys s’han reconegut canvis estacionals en la circulació oceànica del Pacífic. Pescadors peruans de finals de 1800 ja anomenaven a aquesta oscil·lació estacional de l’aigua de l’oceà “El Niño”, perquè succeïa pels volts de Nadal. Un periòdic afebliment del vents trade al centre i a l’oest del Pacífic permetia que l’agua calenta envaís l’Est del Pacífic. A través del marge occidental de la costa Peruana l’aigua calenta desplaça el flux cap el nord del corrent profund ric en nutrients causant un decrement de la pesca. Avui, el fenomen és conegut com “El Niño/Southern Oscillation” (ENSO) i s’està anant cap la comprensió del impacte en els patrons o models climàtics que provoca aquest canvi estacional en els vents i en la circulació oceànica (veure informació condicions Desembre – Febrer ; condicions Juny – Agost). El fet de que es la Tª de l’oceà es refredi més del compte s’anomena en contraposició “la Niña”. Aquest altre fenomen també te uns impactes significatius en el temps atmosfèric de tot el món.

Canvi Climàtic i Corrents Oceànics
Segons un estudi de l’Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals ICTA del la UAB, dirigit per Zahn R. i col·laboradors, la magnitud de futurs canvis climàtics depèn de forma crítica de la resposta de la circulació oceànica a l’escalfament global. Això és degut a què les corrents oceàniques distribueixen una immensa quantitat de calor pel nostre planeta i de pas determinen els balanços d’humitat i energia atmosfèrics i els patrons climàtics a escala regional i global. Una reorganització de la circulació oceànica té el potencial d’induir canvis climàtics substancials y abruptes (produïts en menys de 30 anys) a escala global.
Registres de la circulació oceànica en el passat, obtinguts a partir de testimonis de sediments oceànics profunds, mostren que els canvis abruptes en la circulació oceànica i els conseqüents canvis climàtics no són un fenomen nou sinó que han succeït en diverses ocasions durant el passat. Al desfer-se les grans masses de gel d’Amèrica del Nord i Escandinavia al final de la darrera època glacial, el conseqüent lliurament d’aigua dolça a l’Atlàntic Nord constitueix la major disrupció natural de la circulació oceànica durant els darrers 20.000 anys i proporciona un bon cas per examinar la relació entre pertorbacions oceàniques i inestabilitat climàtica.
[]
En aquest estudi s’han generat dades d’isòtops estables i radiogènics de la matèria particulada i de closques fossilitzades de microorganismes marins en sediments de l’Atlàntic Nord per tal de documentar la seqüència d’esdeveniments al voltant de la pertorbació d’aigua dolça, incloent un alentiment a gran escala de la circulació termohalina a l’Atlàntic Nord.
[]
El desgel va resultar en una disminució substancial de la Corrent del Golf que transporta aigua càlida cap al nord, la qual cosa va submergir la regió de l’Atlàntic Nord en un període de fred plenament glacial de no menys de 1200 anys de durada, mentre
que a l’hemisfèri sud la tendència d’escalfament cap a l’època càlida actual estava en ple procés.

Dins dels Sistemes que es tracten en aquest tema cal destacar el de Circulació Atmosfèrica del planeta. Aquest sistema conté diferents models entre els que podem anomenar els fronts freds i els fronts càlids. Ambdós models es sustenten en conceptes com massa d’aire, gradient de saturació de vapor d’aigua de l’aire en funció de la temperatura, formació de núvols, etc.

ANIMACIONS
– Circulació atmosfèrica
– Estacionalitat
– Escalfament global

A continuació s’il·lustren els dos tipus principal de fronts
El front fred

El front càlid

En aquests webs podeu trobar recursos per tal d’assolir els objectius terminals proposats en el currículum de Ciències de la Terra i el Medi Ambient.

el temps a TV3

Infomet de la UB (Universitat de Barcelona)

Les condicions que existien a la terra fa aproximadament 4600 milions d’anys sembla que eren les d’un lloc molt “violent” amb erupcions volcàniques i foc arreu, però amb unes pluges torrencials. Hi havia poquíssim oxigen llure si és que n’hi havia, i per tant era una atmosfera reductora, i tampoc tenia cap capa d’ozó per aturar les fortes radiacions provinents del sol. Aquesta radiació potser l’ajudava amb la seva forta acció fotoquímica a mantenir una atmosfera rica en molècules reactives allunyada de l’equilibri químic. Experiments de laboratori (Miller et al.) han recreat aquestes condicions obtenint a partir dels gasos primitius reductors com el CO2 (diòxid de carboni), el CH4 (metà), l’NH3 (amoníac) i l’H2 (hidrogen) molècules orgàniques com l’àcid cianhídric i el formaldehid que en combinació amb l’aigua reaccionen produint molècules tant importants per la vida con aminoàcids, glúcids, i compostos nitrogenats com la urea i les bases nitrogenades (púriques i pirimidíniques) precursores aquestes últimes dels nucleòtids que basteixen el DNA de la nostra informació genètica. Aquests experiments no poden recrear les exactes condicions que existien a la terra però sí que es fa evident la facilitat per obtenir aquestes molècules. Més enllà d’això, hem de tenir en compte que la Terra ha tingut molt més temps, centenars de milions d’anys i un més ampli ventall de condicions i variables perquè aquestes reaccions es produïssin i que aquestes molècules s’acumulessin en grans concentracions en diferents llocs de la terra.
Aquestes molècules orgàniques com els aminoàcids i els nucleòtids poden associar-se formant polímers amb l’ajut de catalitzadors inorgànics com els polifosfats o per altre tipus de minerals. La unió d’aminoàcids produeix polipèptids, és a dir proteïnes i la unió de nucleòtids, polinucleòtids, com l’RNA i el DNA, elements constituents de tots els éssers viu que han poblat la terra fins avui dia.

Tot i això, la pregunta clau és: com es va originar la vida a partir d’aquestes molècules?

Sembla que algunes d’aquestes molècules haurien de tenir una propietat crucial: l’habilitat de catalitzar reaccions que conduïren directament o indirectament a la producció de més molècules de catalitzadors i afavorir a les molècules que afavorien aquests tipus de reaccions. Aquest sistema autocatalític doncs, tindria algunes de les propietats que pensem com a característiques de la matèria viva: un sistema allunyat de la selecció aleatòria de reaccions, un sistema que tendiria a autoreproduir-se i que hauria de competir amb altres sistemes dependents dels mateixos estocs de molècules. Per tant, si aquets sistemes es veiessin privats dels seus estocs o mantinguts a una temperatura incorrecta que fes decaure la seva taxa de reacció, aquest sistema s’allunyaria de l’equilibri i per tant “moriria”.

Quines molècules podrien tenir aquestes activitats autocatalítiques?

En els éssers vius els polipèptids o proteïnes, formades per la combinació de diferents nombre de 20 aminoàcids serien les principals candidates. La diferent estructura 3D d’aquestes molècules facilita la possibilitat de que tinguin diferents llocs reactius. Si bé aquests polipèptids són molt versàtils com a catalitzadors no tenen manera de autoreproduir-se.

Els polinucleòtids tenen la capacitat de dirigir la seva pròpia síntesi.

Encara que alguns tenen capacitat catalitzadora o en general és més limitada els polinucleòtids poden dirigir la còpia exacta de si mateixos basant-se en la complementarietat de parella dels nucleòtids, que capacita a cadascun d’ells com a motllo d’un altre