En los mitos, leyendas y cuentos populares de todas las culturas tradicionales está presente el agua, a la que la rendían culto, así como a los seres que la poblaban; en la mitología griega los ríos eran deidades, los mares albergaban sirenas, Nereidas y dioses poderosos; las musas y las ninfas estaban relacionadas con las fuentes y los ríos. Según la mitología muisca, de la laguna de Iguaque emergió Bachué, la diosa madre de la humanidad; por esta razón, adoraban las lagunas que eran lugares sagrados donde realizaban los rituales y las ceremonias más significativas. Tales de Mileto, uno de los Siete Sabios de Grecia, consideró que el principio de todas las cosas es el agua, que siguió siendo considerada uno de los elementos esenciales de todo lo existente; así, mito y filosofía, tradición y creencias populares han visto en el agua el gran principio de la vida.
En la actualidad, investigadores y científicos exploran planetas del sistema solar en la búsqueda de rastros de agua en cualquier estado, puesto que asumen que si está presente en alguno de ellos, es muy probable que allí haya vida.
Casi tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por el agua y su volumen, que se estima en 1.386 millones de kilómetros cúbicos aproximadamente, se ha mantenido prácticamente igual y en equilibrio dinámico entre sus tres estados —sólido, líquido y gaseoso— desde el origen de la vida hasta el presente. En efecto, el aspecto de nuestro planeta, observado desde el espacio, es el de una esfera en la que los verdes y ocres de las masas continentales aparecen sometidos por el azul y el blanco de las aguas. El primero corresponde a la luz reflejada por las aguas de los océanos, mares y lagos y el segundo, a la de los hielos polares y de los glaciares y a las pequeñas gotas que están suspendidas en las nubes.
EL CICLO HIDROLÓGICO
Grandes corrientes de agua líquida, vapor, hielo y energía fluyen continuamente a nuestro alrededor, conformando un sofisticado sistema global de circulación y transformación: el ciclo hidrológico. Desde hace miles de millones de años este sistema ha funcionado prácticamente sin cambios, entre las capas bajas de la atmósfera y varios kilómetros por debajo de la superficie terrestre.
Los océanos cubren mayoritariamente la superficie de la Tierra y contienen más del 97% de toda el agua existente y es en esa inmensa masa donde se da inicio al ciclo. Alrededor del 86% de la evaporación —transferencia de agua desde la superficie hacia la atmósfera— tiene lugar en los océanos y el otro 14% en tierra firme, generada por los lagos y cuerpos de agua terrestres y por la transpiración de las plantas y la sudoración de los animales. Al ascender, el aire caliente cargado de humedad se enfría paulatinamente y el vapor se condensa generando millones de minúsculas gotas de agua que suspendidas en el aire forman las nubes. Éstas se desplazan a grandes distancias a merced de los vientos y cuando son obligadas a subir y enfriarse aún más, lo que usualmente ocurre al encontrarse con las masas montañosas de los continentes, se acelera la condensación y las pequeñas gotas se fusionan unas con otras para formar gotas más grandes, que por su peso no pueden mantenerse suspendidas y se precipitan a la superficie terrestre como lluvia, o en forma sólida como nieve o granizo —cuando las gotas, en su caída, atraviesan capas de aire muy frías y se congelan—.
Al caer el agua al suelo, según la permeabilidad del sustrato, la pendiente del terreno y la cobertura vegetal, una porción de ella penetra a través de sus poros y grietas y pasa a ser subterránea; una parte de ésta retorna a la atmósfera, bien por evaporación directa o por la transpiración de las plantas que la extraen mediante sus raíces que a veces son muy extensas y profundas; la otra se incorpora a los acuíferos o reservorios subterráneos, donde puede permanecer desde unos pocos días hasta miles de años.
Cuando el suelo se ha saturado de agua o se mantiene en ese estado, como ocurre en zonas de alta pluviosidad o en terrenos muy impermeables, el agua permanece sobre la superficie; una parte de ella forma los lagos, otra, relativamente pequeña, se acumula en las concavidades y hace charcos que paulatinamente se evaporan, pero la mayoría se desliza cuesta abajo según lo dicta el relieve del terreno, proceso que se conoce como escorrentía.
Poco a poco, a medida que descienden por las laderas, las corrientes se fusionan unas con otras, se hacen más grandes y caudalosas y van configurando una vasta red arterial, compuesta por arroyos, quebradas y ríos, que drena los continentes. Además de agua, las corrientes transportan los productos del desgaste de las rocas y de la erosión del terreno. No resulta exagerado considerar este sistema como la sangre vital de la Tierra, puesto que los ríos redistribuyen los nutrientes minerales necesarios para la formación de los suelos y el crecimiento de la vegetación; además, los sistemas fluviales recogen, diluyen y transportan los desechos, tanto solubles como sólidos, a lugares distantes de su origen, generalmente al mar.
EL AGUA A MERCED DE LA GRAVEDAD
Cada corriente tiene un grado de inclinación o gradiente —medida en la cual disminuye la elevación desde su cabecera o fuente, hasta la desembocadura—, que forma, en general, una ladera de perfil cóncavo. El perfil longitudinal de un cauce muestra una inclinación más pronunciada en su parte alta y gradualmente se va haciendo más suave hacia la desembocadura.
Al observar en detalle el flujo del agua en un río, se puede deducir que el proceso no es nada simple. El agua desciende por el cauce, tanto más rápido cuanto más pendiente es el terreno; sin embargo, el flujo no ocurre en línea recta cuesta abajo, sino que se aprecian turbulencias, remolinos y borbollones. El flujo tampoco es constante en magnitud; es variable y fluctúa de hora en hora y entre un sitio y otro; además, la corriente no transporta solamente agua, sino también sedimentos en suspensión, restos vegetales y otros materiales. La dinámica de una corriente depende de muchas variables; las principales son: la velocidad, el caudal, la inclinación de la ladera o gradiente, la carga de sedimentos y el nivel de la base.
La masa de agua de una corriente localizada arriba, en relación con el nivel del mar, tiene una energía potencial que se va transformando en energía cinética —la producida por el movimiento— a medida que fluye cuesta abajo atraída por la gravedad; la tasa de conversión de una forma de energía en otra, depende de la inclinación del cauce o gradiente: a mayor gradiente, mayor velocidad de flujo. El caudal es la cantidad de agua que pasa por un determinado sitio en un lapso específico de tiempo.
Las corrientes de agua son importantes agentes erosivos que van desgastando las rocas y el suelo, al desprender de ellos partículas de material y arrastrarlas consigo en forma de sedimentos. La cantidad de partículas de roca y suelo —grava, arena, limo— que transporta una corriente, representa su carga de sedimentos. De acuerdo con la velocidad de la corriente y el peso y tamaño de los sedimentos que lleva, estos se transportan suspendidos en el agua, o arrastrados sobre el lecho del cauce. Los limos y arcillas más livianos, generalmente viajan en suspensión y son los responsables de la turbidez del agua, mientras que las arenas, gravas y cantos se desplazan lentamente rodando, deslizándose o dando pequeños brincos en el fondo de la corriente. Cuando la velocidad de la corriente disminuye hasta cierto grado, su capacidad de transportar sedimentos se reduce y éstos se depositan en el fondo o en las orillas; primero las partículas de mayor tamaño, como los cantos y las gravas, luego las medianas como las arenas y finalmente las más finas como los limos y las arcillas.
El nivel de base de una corriente, es el nivel más bajo hasta el cual puede erosionar su cauce y coincide con la altitud a la cual se encuentra su desembocadura, que puede ser al mar, a un lago o a otra corriente mayor.
CUANDO EL RÍO SUENA…
Cualquier sistema fluvial, desde el pequeño arroyo hasta el gran río, funciona como un todo, de manera que cualquier cambio en una parte del sistema afecta a las demás. Los factores principales que determinan el flujo de la corriente —caudal, velocidad, gradiente y carga de sedimentos—, cambian constantemente en busca de un balance o equilibrio. Así, por ejemplo, el gradiente o inclinación de la pendiente de un arroyo y la forma de su cauce deben ajustarse para dar cabida a un determinado volumen de agua y otorgarle una velocidad suficiente para transportar una carga de sedimentos particular. Un cambio en cualquiera de los factores provoca ajustes de compensación en los otros, para restablecer el equilibrio de todo el sistema. Una corriente está en equilibrio si la forma de su cauce y su gradiente están balanceados para que no ocurra erosión ni deposición de sedimentos; los ríos están ajustándose permanentemente para alcanzar tal condición.
Cuando por efecto de un movimiento tectónico se desplaza en forma vertical una falla geológica que atraviesa transversalmente el curso de un río y da origen a una caída de agua, ocurre un cambio súbito en el gradiente de la corriente, que acelera la velocidad del flujo, lo que a su vez aumenta la erosión de la roca en ese punto. El sedimento erosionado que en la caída se incorpora a la corriente, supera la cantidad que ésta puede transportar en el tramo subsiguiente, debido a que el sistema ya se encontraba en equilibrio antes de que sucediera el desplazamiento de la falla.
En consecuencia, el río tratará de deshacerse cuanto antes del exceso de carga de sedimentos, para lo cual debe reducir de alguna manera su velocidad —ensanchando el cauce, aumentando la profundidad o formando meandros o remansos transitorios—, para permitir que los sedimentos se depositen sobre su lecho y a lo largo de las orillas. De este modo, el río logra compensar el gradiente de su cauce y adquiere un nuevo perfil de equilibrio.
Cuando el perfil longitudinal de una corriente tiene un cambio súbito en su gradiente, como los que generan las caídas de agua, el sitio de la interrupción se denomina punto de quiebre. Allí se concentra la conversión de energía potencial en energía cinética, la que a su vez se utiliza para tratar de eliminar dicho punto de quiebre. Este obstáculo puede presentarse por el flujo del agua a través de una zona de rocas duras y resistentes seguidas de suelos blandos y fácilmente erosionables, o por episodios de levantamientos causados por tectonismo, como los que suceden a lo largo de una falla geológica.
El bloqueo temporal de un cauce, debido a derrumbes u obstrucciones del flujo por árboles caídos, o cualquier otro tipo de material, puede considerarse también un punto de quiebre. Cuando el obstáculo se libera o es removido por la presión del agua acumulada, la corriente rápidamente tiende a restablecer su cauce a las condiciones previas.
EL ORIGEN DE LAS CAÍDAS DE AGUA
Una de las expresiones más interesantes y bellas de los cambios súbitos de gradiente de una corriente son las caídas de agua. En su borde, la corriente se precipita libremente sobre el abismo o forma una cascada por la que el agua desciende a lo largo de una escalinata semi vertical, con peldaños más o menos angostos. Los fenómenos que pueden dar origen a las caídas de agua y a los rápidos o raudales pueden ser de índole variada. La más común y frecuente tiene que ver con las diferencias en la consistencia de las rocas a través de las cuales fluyen las corrientes de agua.
Los cauces fluviales discurren sobre diferentes tipos de suelos, cada uno con una consistencia distinta y mayor o menor susceptibilidad al desgaste; una quebrada o un río pueden fluir sobre rocas duras donde la erosión es muy lenta, o sobre sustratos blandos que se desgastan con facilidad. Los lugares donde la consistencia de la roca cambia súbitamente y el gradiente del cauce es pronunciado, son los que mayor probabilidad tienen para que se originen caídas y rápidos de agua, porque cuando el cauce atraviesa una capa de rocas blandas, la erosión es mayor en comparación con otra zona donde las rocas son más duras. Con el tiempo, el proceso erosivo excava las rocas blandas, haciendo aún más pronunciado el gradiente del cauce con respecto al de la zona de rocas duras. Con ello, la velocidad de la corriente aumenta, exacerbando la erosión del sustrato. A su vez, esto va incrementando más y más la inclinación del cauce, hasta que lo convierte en una pared casi o totalmente vertical por donde el agua se ve obligada a caer.
La fuerza del agua durante la caída produce abrasión y socava la roca de la pared haciéndola cada vez más escarpada o, más aún, tallando en ella un perfil cóncavo que termina por configurar un precipicio con extraplomos —con más de 90° de inclinación—. La fuerza del agua excava, asimismo, un profundo pozo al final de la caída, donde la mayor parte del caudal choca contra el suelo y entonces su altura sigue aumentando.
Dado que al ganar velocidad durante la caída, la fuerza del agua se incrementa, la abrasión que produce sobre la roca donde cae, es tanto mayor cuanto más abajo se localice. El agua va socavando las partes inferiores del salto y produciendo una concavidad, tan grande que a veces se precipita en caída libre sin hacer más contacto con el acantilado y forma una cueva, usualmente oculta detrás de la cortina de agua.
A medida que el proceso progresa, las rocas de la zona alta de la pared quedan formando una cornisa en voladizo que con el tiempo va perdiendo estabilidad y finalmente colapsa, lo cual hace retroceder el punto de la cascada algunos metros. Es de esta manera como los puntos de quiebre de un sistema fluvial tienden a migrar progresivamente aguas arriba; los escombros de las rocas que van colapsando durante el proceso, suelen acumularse en la base de la cascada, lo cual va reduciendo su altura.
Los puntos de quiebre de los cauces pueden originarse no solamente tras muchos años de acción erosiva del agua, sino también pueden resultar de procesos geológicos relativamente repentinos, como derrumbes, escarpes surgidos por desplazamiento de fallas geológicas o por vulcanismo.
El denominado escarpe de falla se origina por el desplazamiento de la superficie terrestre a lo largo de una falla geológica —fractura de la corteza terrestre producida por la actividad tectónica—. Este tipo de escarpes puede resultar de procesos erosivos a lo largo de una antigua ruptura ya inactiva, que comprometió rocas tanto duras como blandas, o por el desplazamiento vertical de rocas en una falla activa, donde la roca de los bloques levantados puede formar acantilados muy pendientes. En las fallas activas, generalmente los escarpes son el resultado de desplazamientos tectónicos repentinos que se producen cuando ocurren sismos; estos pueden presentarse incluso en fallas conocidas como de rumbo, cuyo desplazamiento es horizontal. Debido a que los eventos sísmicos ocurren de forma episódica en una misma falla, los escarpes van ganando altura con cada espasmo que se produce; en algunos lugares se han registrado desplazamientos en un punto determinado, de hasta de 10 metros en un solo terremoto.
El escarpe es muy susceptible a la erosión, debido a que por el brusco levantamiento, el material a lo largo de la falla está compuesto por sedimentos o rocas poco consolidadas. La lluvia, el viento, los derrumbes y la escorrentía pueden erosionar rápidamente los escarpes y ocultar el acantilado. Sin embargo, cuando la consistencia de la roca del bloque elevado es dura, no se erosiona tan rápidamente y cuando se interpone al curso de una corriente de agua, se origina una caída de agua.
Tanto en las altas montañas tropicales, como en áreas montañosas de otras latitudes que han permanecido durante largos períodos cubiertas por glaciares, o donde los glaciares existentes se encuentran en retroceso, muchas caídas de agua se originan por las corrientes de hielo derretido que descienden por valles cuya accidentada topografía fue moldeada por las masas de hielo en movimiento.
Otro fenómeno menos común, que puede dar origen a cierto tipo de caídas de agua, es la precipitación que se produce principalmente en corrientes de agua cuyo lecho ha discurrido por sustratos ricos en carbonatos, como los constituidos por rocas de origen marino con abundantes restos fosilizados de ciertas algas e invertebrados —corales, moluscos, erizos de mar, entre otros— o en corrientes que han emanado del interior de la tierra, donde han permanecido mucho tiempo en contacto con rocas carbonatadas.
Las sales de carbonato disueltas en el agua de estos arroyos que descienden por vertientes con pendientes relativamente pronunciadas, se precipitan sobre el lecho y, por su poder erosivo, forman peldaños sucesivos en los que se producen pozuelos donde se estanca transitoriamente el agua y se va configurando así una escalinata por la que el agua fluye formando una cascada; se denominan “cascadas crecientes”, debido a que continuamente construyen nuevos peldaños que incrementan la longitud del trayecto de la caída.
Las caídas de agua también se originan cuando el cauce de una corriente termina súbitamente al encontrarse en el litoral con un acantilado rocoso que ha sido esculpido por la continua acción erosiva del oleaje o con el margen de una terraza que fue cortada por un antiguo nivel del mar más alto que el actual.
Adicionalmente, existe una amplia variedad de caídas de agua artificiales, como los construidos para generación de energía hidroeléctrica y las cascadas de rebose de diques. En las ciudades se diseñan bellas fuentes de agua para que la gente pueda disfrutar del encanto visual y sonoro de las caídas de agua, que tranquiliza y alegra en medio del bullicio de la vida moderna.
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