EL CICLO DEL AGUA Y SU IMPORTANCIA EN EL ORIGEN Y DESARROLLO DE LA VIDA

EL CICLO DEL AGUA Y SU IMPORTANCIA EN EL ORIGEN Y DESARROLLO DE LA VIDA

Valentín Vásquez

Oaxaca, México

valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción

Si la Tierra -incluyendo su atmósfera- hubiera permanecido estática en su etapa primitiva hace 4,600 millones de años, la vida no hubiera aparecido, ya que el agua en su estado gaseoso contenido en la atmósfera primitiva no era apto para el surgimiento de la vida. Era necesario, que el vapor de agua se transformara a su estado líquido y concentrase en las depresiones del relieve para generar a la hidrosfera, principalmente los océanos, para que con el concurso del metano y el amoniaco del aire, así como de los minerales aportados por la litosfera y las fuentes hidrotermales, dieran origen a compuestos orgánicos más complejos como fueron carbohidratos, lípidos -fosfolípidos-, proteinas y ácidos nucleicos, que al interaccionar con el agua liquida de la hidrosfera, particularmente los fosfolípidos, apareciera la membrana y con ella la vida primitiva, cuyo rasgo genérico consistió en el intercambio recíproco de materia y energía con su medio ambiente, previa transformación metabólica en interior de la célula. Así pues, el agua líquida no solo fue esencial para el surgimiento de la vida, sino que también se incorporó como materia prima que las plantas la absorben del suelo junto con otros minerales disueltos y se combina con el bióxido de carbono en las hojas con el aporte de energía solar, para foto-sintetizar carbohidratos para su propia nutrición. Sin embargo, el agua que se incorpora a los carbohidratos -1%- es insignificante, comparada con la transpiración -99%- y combinada con la evaporación del agua de la hidrosfera, origina la evapotranspiración, proceso biofísico fundamental del ciclo hidrológico por su aporte de vapor de agua a la atmósfera, con lo que se cierra el ciclo del agua al retornar a su estado gaseoso al aire tal como estaba en la atmósfera primitiva. Pero no solo la evapotranspiración aporta vapor de agua a la atmósfera, también la respiración contra-parte de la fotosíntesis "quema" los carbohidratos para producir bióxido de carbono y vapor de agua que se libera a la atmósfera, las sustancias inorgánicas que sirven de materias primas para la fotosíntesis. En este sentido, la fotosíntesis y la respiración son dos procesos contradictorios que reciclan no solo el bióxido de carbono y el oxígeno, sino también el agua.

En resumen la naturaleza cíclica del movimiento del agua, es de crucial importancia para el desarrollo de la vida, de lo contrario el agua ya se hubiera terminado y con ella la vida en la Tierra ya hubiera desaparecido.


2. Marco de referencia

2.1. Teórico

Las leyes universales que constituyen el marco de referencia teórico, son las descubiertas por Hegel (1812-1816) y expuestas en su Ciencia de la lógica.

Su obra está estructura en tres grandes apartados: doctrina del ser, doctrina de la esencia y doctrina del concepto.

La ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, la expone en la doctrina del ser y consiste en el movimiento del pensamiento como resultado de la transformación recíproca de la cantidad y la cualidad. Específicamente plantea que el ser abstracto tiene que darse una existencia finita y el objeto finito es la unidad contradictoria de la cantidad y la cualidad. La cualidad del objeto finito se mueve cuantitativamente, en un rango conocido como medida, que si se rebasa se produce un cambio brusco -"salto"- con el que aparece una nueva cualidad, es decir, la cantidad se ha convertido en cualidad, a través de un cambio repentino y la nueva cualidad proseguirá su movimiento para dar origen a una nueva cualidad, después de un prolongado tiempo de acumulación de cambios cuantitativos graduales. En este sentido la gradualidad es interrumpida por el cambio brusco, para dar origen a una nueva gradualidad y así sucesivamente. Así, el movimiento es la unidad de la cantidad y la cualidad, de lo continuo y lo discontinuo, de lo gradual y lo brusco, de lo evolutivo y lo revolucionario, etc.

La doctrina de la esencia, es resultado de la negación de lo finito, Hegel expone la ley de la contradicción. Esta ley establece que el movimiento del pensamiento es contradictorio, pero como el pensamiento en estado puro no existe, sino que debe tener un contenido material; en este sentido, la ley se generaliza establece que el universo todos los procesos son contradictorios. Esta ley es la más importante, ya que es la contradicción la que mueve a la materia y al pensamiento. De hecho de la ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, es un caso particular, ya que la cualidad y la cantidad, son dos aspectos contradictorios de todo objeto finito.  La contradicción es universal y adquiere diversas modalidades. La contradicción más general que opera en la naturaleza, la sociedad y el pensamiento es la de contenido -materia- vs forma, que establece que el universo es la materia en movimiento -contenido- la que genera su contra-parte la forma o estructura; además, existen contradicciones particulares, como son  la atracción vs la repulsión que operan el universo físico, en la naturaleza biológica se manifiesta como anabolismo vs catabolismo inherente al metabolismo, en la sociedad se expresa como lucha social y en el pensamiento como análisis vs síntesis e inducción vs deducción.

La doctrina del concepto,  se produce por la negación de la esencia y convierte en concepto -pensamiento-. Es en esta parte en la que Hegel expone la ley de la negación, puesto que el concepto es resultado de la doble negación: la esencia niega al ser abstracto y su expresión finita, el concepto niega la esencia para transformarse en concepto abstracto, con lo que se retorna al punto de partida para cerrar la naturaleza cíclica del pensamiento.

Aunque Hegel expuso las tres leyes descritas en la esfera del pensamiento, en realidad son universales, puesto, que operan en la naturaleza la sociedad y el pensamiento.

Las leyes universales del movimiento de la materia y el pensamiento descubiertas por Hegel y su naturaleza cíclica se muestran en la imagen siguiente.

Imagen 1. Naturaleza cíclica de las leyes del movimiento del pensamiento y su expresión matemática: (-) (-) = (+)

Las tres leyes de la dialéctica hegeliana expuestas en su Ciencia de la lógica, así como su naturaleza cíclica  y su expresión matemática: (-) (-) = (+) se observan en la anterior imagen.

2.2. Metodológico

Como toda ciencia para apropiarse racionalmente del agua como objeto de estudio, hay que elevarse de lo abstracto a lo concreto. Es decir, hay que estudiarla en su desenvolvimiento histórico, iniciando con lo abstracto -lo unilateral y simple-, cuando el agua estaba en la atmósfera en su estado gaseoso y seguirla en su movimiento, hasta culminar en su transformación en su estados líquido y sólido, tal como coexiste actualmente en la Tierra como una totalidad concreta compleja integrada por sus tres estados físicos, que por la acción de fuerzas contradictorias -calor vs frío- se suceden temporalmente teniendo como escenario espacial a nuestro planeta.

De acuerdo al método de ascenso de lo abstracto a lo concreto, el agua en estado gaseoso en la atmósfera de la Tierra primitiva, en su movimiento cíclico resultado del enfriamiento de nuestro planeta, se transformó en agua líquida concentrada en las nubes, cuyas precipitaciones generaron los escurrimientos que se almacenaron en los cuerpos de agua -hidrosfera- principalmente los océanos, los cuales fueron esenciales para el origen de la vida con la concurrencia de los gases atmosféricos -metano y amoniaco- y los minerales derivados de la litosfera continental y/o fuentes hidrotermales, que al interaccionar químicamente con el agua marina, formaron sustancias orgánicas complejas: azúcares, proteinas, ácidos nucleicos y fosfolípidos, que al interaccionar con el agua de la hidrosfera, particularmente los fosfolípidos para formar la membrana de la célula procariota primitiva. Así apareció la vida primitiva y con ella la biosfera. Con esta surgió la transpiración, proceso biofísico que junto con la evaporación de los cuerpos de agua produce la evapotranspiración, proceso que convierte el agua líquida de la hidrosfera en vapor que se libera a la atmósfera, con lo que se cierra el ciclo al retornar a su estado gaseoso.

El movimiento cíclico del agua, es la sucesión temporal de los tres estados físicos del agua -gas, líquido y sólido-, producto de la doble negación: la primera es la negación del estado gaseoso de la atmósfera primitiva por estado líquido debida al enfriamiento, que dio origen a la hidrosfera; la segunda fue la negación del estado líquido de los cuerpos de agua debido a su evaporación y su movimiento a la atmósfera, para retornar a su punto de partida el estado gaseoso. La energía que mueve al ciclo del agua es la radiación aportada por el Sol y que al interaccionar con la hidrosfera y la atmósfera, se convierte en frío -condensación del vapor de agua- y el calor -evaporación del agua líquida-.

3. El ciclo del agua y su importancia

El agua es el principal recurso natural debido a su importancia como fundamento del origen y desarrollo de la vida.

En la Tierra primitiva, hace 4,600 millones de años, debido a las elevadas temperaturas, el agua estaba concentrada en su totalidad en la atmósfera en estado gaseoso. Su origen es producto de la intensa actividad volcánica al arrojar a la atmósfera una mezcla de gases, siendo uno de los principales el vapor de agua, así como el agua aportada por los cometas que impactaron a la Tierra y lanzados a la atmósfera en estado gaseoso.

La gran cantidad de energía en forma de calor de la Tierra primitiva derivada del frecuente impacto de meteoritos y asteroides, así como del calor aportado por el núcleo y el manto terrestres, gradualmente se fue reduciendo, de tal forma que cuando la temperatura disminuyó hasta alcanzar un valor alrededor de 100° C, se produjo un cambio cualitativo: el vapor de agua contenida en la atmósfera, producto de la condensación, se transformó físicamente en agua en estado líquido contenida en las nubes. Con estas se produjeron lluvias torrenciales, cuyos escurrimientos se concentraron en las grandes depresiones –cuencas- del planeta, para dar origen a los océanos y cuerpos de agua continentales, formando así a la hidrosfera. Así apareció el agua en estado líquido, una de las condiciones necesarias para el origen de la vida, que junto con la concurrencia de los minerales aportados por la litosfera y las fuentes hidrotermales, así como amoniaco y metano de la atmósfera, conjuntamente interaccionaron principalmente en los mares primitivos, para dar origen a compuestos químicos más complejos, como son carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos y fosfolípidos, que al interaccionar con el agua, especialmente los fosfolípidos dieron origen a la célula procariota primitiva y con ella la vida propiamente hace 3,500 millones de años.   Con la vida aparece la biósfera, cuya esencia es el intercambio de materia y energía con su medio ambiente. Cuando los compuestos orgánicos producidos abióticamente y los residuos de los organismos muertos se agotaron como fuente de nutrición de los organismos primitivos, apareció la fotosíntesis hace 2,500 millones de años, cuando las cianobacterias tomaron del medio oceánico agua y bióxido de carbono de la atmósfera y con la concurrencia de la energía solar sintetizaron carbohidratos para su nutrición, así como la ´producción de oxígeno que dada su gran reactividad química se combinó con el hierro depositado en los océanos para formar óxido de hierro y que después por la tectónica de placas emergió en los continentes para formar las minas, que desde la revolución industrial hace más de 250 años ha sido la base de la industria del transporte y la construcción. Una vez agotado el hierro, el oxígeno molecular quedó libre y se movió a la atmósfera, que junto con el nitrógeno constituye el 99% de los gases de la atmósfera actual. Así pues, las cianobacterias con la fotosíntesis, produjeron una revolución biológica al aportar oxígeno a la atmósfera, elemento químico crucial para el posterior desarrollo de la vida compleja representada inicialmente por las células eucariotas y luego por la vida pluricelular.

El agua no solo fue escenario para el surgimiento de la vida, también es parte estructural de los organismos vivos y la intercambian con el medio, a través de la fotosíntesis y la respiración, procesos contradictorios que no solo reciclan  al agua, sino también al bióxido de carbono y el oxígeno, cruciales para el desarrollo de la vida. Además, con la biósfera aparece la transpiración –evaporación biológica- que junto con la evaporación de los cuerpos de agua, da origen a la evapotranspiración, proceso biofísico que aporta vapor de agua a la atmósfera cerrándose así el movimiento cíclico del agua, cuyo escenario espacial es nuestro planeta Tierra.

Las fuerzas contradictorias que mueven el ciclo del agua es la energía aportada por el Sol que en su dialéctica de convierte en calor –repulsión- y frío -contracción, como formas específicas de energía que mueven al agua en su movimiento cíclico.

Es la naturaleza cíclica del movimiento del agua la que ha permitido su conservación en nuestro planeta y con ello ha hecho posible la continuidad de la vida, de lo contrario el agua ya se hubiera agotado y con ella la vida.

La naturaleza cíclica del movimiento del agua se presenta en la imagen mostrada en seguida.

Imagen 2. Ciclo del agua en la Tierra -espacio-

El movimiento cíclico del agua se observa en la anterior imagen y se trata de la secuencia temporal de los estados físicos del agua -gas, líquido y/sólido- negados recíprocamente, por el calor -evaporación- y el frío -condensación- para retornar al punto de partida como precipitación y escurrimientos que se almacenan en los cuerpos de agua -principalmente los océanos-.

4. Conclusiones

El ciclo hidrológico es la sucesión temporal ininterrumpida de los tres estados físicos del agua -gas, líquido y sólido- y tiene como escenario espacial a la Tierra, en la que coexisten simultáneamente.

El movimiento del agua de su estado gaseoso en la atmósfera a su estado líquido concentrado en los cuerpos de agua, principalmente en los océanos lo que permitió el origen de la vida primitiva con el concurso de la atmósfera y la litosfera, hace 3,500 millones de años, cuyo rasgo esencial es el intercambio de materia y energía con su medio ambiente. Esta propiedad contribuyó 1,000 millones de años después, a la aparición de la fotosíntesis, proceso biofísico por el que las cianobacterias aprovecharon el bióxido de carbono y el agua del mar, para producir sus alimentos, particularmente carbohidratos y la liberación oxígeno a la atmósfera.

Con la biósfera la Tierra se convirtió en un plantea vivo y así apareció la transpiración que junto con la evaporación de los cuerpos de agua, contribuye a través de la evapotranspiración al aporte de vapor de agua a la atmósfera, retornando el agua en su estado gaseoso, a su punto de partida para reiniciar el ciclo del agua. 

La naturaleza cíclica del movimiento del agua hizo posible el origen de la vida y su posterior desarrollo en nuestro planeta.

5. Bibliografía

Hegel. 1812-1816. Ciencia de la Lógica. Traducción de Mondolfo Rodolfo (1960). Buenos Aires, Argentina.