La erosión del suelo

La erosión del suelo es el desplazamiento de la capa superior del suelo ; es una forma de degradación del suelo . Este proceso natural es causado por la actividad dinámica de agentes erosivos, es decir, agua , hielo (glaciares), nieve , aire (viento), plantas , animales y humanos . De acuerdo con estos agentes, la erosión a veces se divide en erosión hídrica, erosión glacial , erosión por nieve, erosión eólica (eólica) , erosión zoogénica y erosión antropogénica como la erosión por labranza . [1]La erosión del suelo puede ser un proceso lento que continúa relativamente desapercibido, o puede ocurrir a un ritmo alarmante y causar una pérdida grave de la capa superficial del suelo . La pérdida de suelo de las tierras agrícolas puede reflejarse en la reducción del potencial de producción de cultivos , la menor calidad del agua superficial y las redes de drenaje dañadas. La erosión del suelo también podría causar sumideros .

Un erosionando activamente en surcos en una forma intensiva de cultivo campo en el este de Alemania

Las actividades humanas han aumentado entre 10 y 50 veces la velocidad a la que se produce la erosión a nivel mundial. La erosión excesiva (o acelerada) causa problemas tanto "en el sitio" como "fuera del sitio". Los impactos en el sitio incluyen disminuciones en la productividad agrícola y (en paisajes naturales ) colapso ecológico , ambos debido a la pérdida de las capas superiores del suelo ricas en nutrientes . En algunos casos, el resultado final final es la desertificación . Los efectos fuera del sitio incluyen la sedimentación de las vías fluviales y la eutrofización de los cuerpos de agua, así como los daños relacionados con los sedimentos en carreteras y casas. La erosión hídrica y eólica son las dos causas principales de la degradación de la tierra ; combinados, son responsables de aproximadamente el 84% de la extensión global de tierra degradada, lo que hace que la erosión excesiva sea uno de los problemas ambientales más importantes en todo el mundo. [2] [3]

La agricultura intensiva , la deforestación , las carreteras , el cambio climático antropogénico y la expansión urbana se encuentran entre las actividades humanas más importantes en cuanto a su efecto sobre la estimulación de la erosión. [4] Sin embargo, existen muchas prácticas de prevención y remediación que pueden reducir o limitar la erosión de suelos vulnerables.

Precipitaciones y escorrentías superficiales

Suelo y agua salpicados por el impacto de una sola gota de lluvia .

La lluvia y la escorrentía superficial que puede resultar de la lluvia produce cuatro tipos principales de erosión del suelo: erosión por salpicaduras , erosión laminar , erosión por riachuelos y erosión por barrancos . La erosión por salpicadura se considera generalmente como la primera y menos severa etapa del proceso de erosión del suelo, que es seguida por la erosión laminar, luego la erosión por riachuelos y finalmente la erosión por barrancos (la más severa de las cuatro). [5] [6]

En la erosión por salpicadura , el impacto de una gota de lluvia que cae crea un pequeño cráter en el suelo, [7] expulsando partículas del suelo. [8] La distancia que viajan estas partículas de suelo puede ser de hasta 0,6 m (dos pies) verticalmente y 1,5 m (cinco pies) horizontalmente en un terreno nivelado.

Si el suelo está saturado , o si la tasa de lluvia es mayor que la tasa a la que el agua puede infiltrarse en el suelo, se produce escorrentía superficial. Si la escorrentía tiene suficiente energía de flujo , transportará partículas de suelo sueltas ( sedimentos ) por la pendiente. [9] La erosión laminar es el transporte de partículas sueltas del suelo por el flujo terrestre. [9]

Una punta botín cubierto de surcos y cárcavas debido a los procesos de erosión causada por la lluvia: Rummu , Estonia

La erosión por riachuelos se refiere al desarrollo de pequeños y efímeros caminos de flujo concentrado que funcionan como fuente de sedimentos y comosistemas de entrega de sedimentos para la erosión en las laderas. Generalmente, donde las tasas de erosión hídrica en las áreas de tierras altas alteradas son mayores, los arroyos están activos. Las profundidades del flujo en los arroyos son típicamente del orden de unos pocos centímetros (aproximadamente una pulgada) o menos y las pendientes a lo largo del canal pueden ser bastante empinadas. Esto significa que los arroyos exhiben una física hidráulica muy diferente a la del agua que fluye a través de los canales más profundos y anchos de arroyos y ríos. [10]

La erosión de barrancos ocurre cuando el agua de escorrentía se acumula y fluye rápidamente en canales estrechos durante o inmediatamente después de fuertes lluvias o nieve derretida, removiendo el suelo a una profundidad considerable. [11] [12] [13]

Rios y corrientes

Dobbingstone Burn, Escocia: esta foto ilustra dos tipos diferentes de erosión que afectan al mismo lugar. La erosión del valle se produce debido al flujo de la corriente, y los cantos rodados y las piedras (y gran parte del suelo) que se encuentran en los bordes son glaciares hasta que eso se dejó atrás cuando los glaciares de la edad de hielo fluyeron sobre el terreno.

La erosión de los valles o arroyos ocurre con un flujo de agua continuo a lo largo de una característica lineal. La erosión es tanto hacia abajo , profundizando el valle, como hacia arriba , extendiendo el valle hacia la ladera, creando cortes de cabeza y taludes empinados. En la etapa más temprana de la erosión de la corriente, la actividad erosiva es predominantemente vertical, los valles tienen una sección transversal en V típica y el gradiente de la corriente es relativamente empinado. Cuando se alcanza algún nivel de base , la actividad erosiva cambia a erosión lateral, que ensancha el fondo del valle y crea una llanura aluvial estrecha. El gradiente de la corriente se vuelve casi plano y la deposición lateral de sedimentos se vuelve importante a medida que la corriente serpentea a través del fondo del valle. En todas las etapas de la erosión de los arroyos, la mayor parte de la erosión ocurre durante las épocas de inundación, cuando hay más agua disponible y en movimiento más rápido para transportar una mayor carga de sedimentos. En tales procesos, no es solo el agua lo que erosiona: las partículas abrasivas en suspensión, guijarros y cantos rodados también pueden actuar erosivamente al atravesar una superficie , en un proceso conocido como tracción . [14]

La erosión de las orillas es el desgaste de las orillas de un arroyo o río . Esto se distingue de los cambios en el lecho del curso de agua, lo que se conoce como socavación . La erosión y los cambios en la forma de las riberas de los ríos se pueden medir insertando varillas de metal en la ribera y marcando la posición de la superficie de la ribera a lo largo de las varillas en diferentes momentos. [15]

La erosión térmica es el resultado del derretimiento y debilitamiento del permafrost debido al agua en movimiento. [16] Puede ocurrir tanto a lo largo de los ríos como en la costa. La rápida migración del canal del río que se observa en el río Lena de Siberia se debe a la erosión térmica , ya que estas porciones de las orillas están compuestas de materiales no cohesivos cementados con permafrost. [17] Gran parte de esta erosión se produce cuando los bancos debilitados caen en grandes recesiones. La erosión térmica también afecta la costa ártica , donde la acción de las olas y las temperaturas cercanas a la costa se combinan para socavar los acantilados de permafrost a lo largo de la costa y hacer que fallen. Las tasas anuales de erosión a lo largo de un segmento de 100 kilómetros (62 millas) de la costa del mar de Beaufort promediaron 5,6 metros (18 pies) por año desde 1955 hasta 2002. [18]

Inundaciones

A caudales extremadamente altos, los kolks o vórtices se forman por grandes volúmenes de agua que fluye rápidamente. Los kolks causan una erosión local extrema, arrancando el lecho rocoso y creando accidentes geográficos de tipo bache llamados cuencas cortadas en roca . Se pueden ver ejemplos en las regiones de inundación que son el resultado del glaciar del lago Missoula , que creó los scablands canalizados en la región de la cuenca de Columbia en el este de Washington . [19]

La erosión del viento

Árbol de Piedra , una formación rocosa en el Altiplano , Bolivia esculpida por la erosión eólica.

La erosión eólica es una fuerza geomorfológica importante , especialmente en las regiones áridas y semiáridas . También es una fuente importante de degradación de la tierra, evaporación, desertificación, polvo nocivo transportado por el aire y daños a los cultivos, especialmente después de haber aumentado muy por encima de las tasas naturales debido a actividades humanas como la deforestación , la urbanización y la agricultura . [20] [21]

La erosión eólica es de dos tipos principales: deflación , donde el viento recoge y se lleva las partículas sueltas; y abrasión , donde las superficies se desgastan al ser golpeadas por partículas transportadas por el aire transportadas por el viento. La deflación se divide en tres categorías: (1) fluencia superficial , donde las partículas más grandes y pesadas se deslizan o ruedan por el suelo; (2) saltación , donde las partículas se elevan una pequeña altura en el aire y rebotan y saltan a través de la superficie del suelo; y (3) suspensión , donde las partículas muy pequeñas y ligeras son elevadas al aire por el viento y, a menudo, son transportadas a largas distancias. La saltación es responsable de la mayor parte (50–70%) de la erosión eólica, seguida de la suspensión (30–40%) y luego la fluencia superficial (5–25%). [22] [23] Los suelos limosos tienden a ser los más afectados por la erosión eólica; las partículas de limo se desprenden y arrastran con relativa facilidad. [24]

La erosión eólica es mucho más severa en áreas áridas y durante épocas de sequía. Por ejemplo, en las Grandes Llanuras , se estima que la pérdida de suelo debido a la erosión eólica puede ser hasta 6100 veces mayor en años de sequía que en años húmedos. [25]

Movimiento masivo

Wadi en Makhtesh Ramon, Israel, que muestra la erosión del colapso de la gravedad en sus orillas.

El movimiento de masas es el movimiento hacia abajo y hacia afuera de rocas y sedimentos en una superficie inclinada, principalmente debido a la fuerza de la gravedad . [26] [27]

El movimiento masivo es una parte importante del proceso de erosión y, a menudo, es la primera etapa en la descomposición y transporte de materiales erosionados en áreas montañosas. [28] Mueve material de elevaciones más altas a elevaciones más bajas donde otros agentes erosivos, como arroyos y glaciares, pueden recoger el material y moverlo a elevaciones aún más bajas. Los procesos de movimiento de masas siempre ocurren continuamente en todas las pendientes; algunos procesos de movimiento de masas actúan muy lentamente; otros ocurren muy repentinamente, a menudo con resultados desastrosos. Cualquier movimiento perceptible cuesta abajo de roca o sedimento a menudo se conoce en términos generales como deslizamiento de tierra . Sin embargo, los deslizamientos de tierra se pueden clasificar de una manera mucho más detallada que refleje los mecanismos responsables del movimiento y la velocidad a la que ocurre el movimiento. Una de las manifestaciones topográficas visibles de una forma muy lenta de tal actividad es una pendiente de pedregal . [29]

El hundimiento ocurre en laderas empinadas, a lo largo de distintas zonas de fractura, a menudo dentro de materiales como la arcilla que, una vez liberados, pueden moverse rápidamente cuesta abajo. A menudo mostrarán una depresión isostática en forma de cuchara, en la que el material ha comenzado a deslizarse cuesta abajo. En algunos casos, el hundimiento es causado por el agua debajo de la pendiente que la debilita. En muchos casos, es simplemente el resultado de una mala ingeniería a lo largo de las carreteras, donde ocurre con regularidad. [30]

La fluencia superficial es el movimiento lento del suelo y los escombros de rocas por gravedad, que generalmente no es perceptible excepto a través de una observación prolongada. Sin embargo, el término también puede describir el desplazamiento de partículas de suelo desprendidas de 0,5 a 1,0 mm (0,02 a 0,04 pulgadas) de diámetro por el viento a lo largo de la superficie del suelo. [31]

Erosión de labranza

Cimas de colinas erosionadas debido a la erosión de la labranza

La erosión por labranza es una forma de erosión del suelo que ocurre en campos cultivados debido al movimiento del suelo por labranza . [32] [33] Existe una creciente evidencia de que la erosión por labranza es un proceso importante de erosión del suelo en tierras agrícolas, superando la erosión hídrica y eólica en muchos campos de todo el mundo, especialmente en tierras inclinadas y montañosas [34] [35] [36 ] Un patrón espacial característico de la erosión del suelo que se muestra en muchos manuales y folletos sobre erosión hídrica, las cimas de las colinas erosionadas, en realidad es causado por la erosión por labranza, ya que la erosión por agua causa principalmente pérdidas de suelo en los segmentos de ladera media y baja de una pendiente, no en las cimas de las colinas. [37] [32] [34] La erosión de la labranza da como resultado la degradación del suelo, lo que puede conducir a una reducción significativa en el rendimiento de los cultivos y, por lo tanto, a pérdidas económicas para la finca. [38] [39]

Erosión de labranza en campo con terrazas de desvío

Clima

La cantidad e intensidad de las precipitaciones es el principal factor climático que rige la erosión del suelo por el agua. La relación es particularmente fuerte si se producen fuertes lluvias en momentos en que, o en lugares donde, la superficie del suelo no está bien protegida por la vegetación . Esto puede ocurrir durante períodos en los que las actividades agrícolas dejan el suelo desnudo o en regiones semiáridas donde la vegetación es naturalmente escasa. La erosión eólica requiere vientos fuertes, particularmente durante épocas de sequía cuando la vegetación es escasa y el suelo está seco (y por lo tanto es más erosionable). Otros factores climáticos como la temperatura promedio y el rango de temperatura también pueden afectar la erosión, a través de sus efectos sobre la vegetación y las propiedades del suelo. En general, dada una vegetación y ecosistemas similares, se espera que las áreas con más precipitaciones (especialmente lluvias de alta intensidad), más viento o más tormentas tengan más erosión.

En algunas áreas del mundo (por ejemplo, el medio oeste de los EE . UU. ), La intensidad de las lluvias es el principal determinante de la erosividad, y las lluvias de mayor intensidad generalmente resultan en una mayor erosión del suelo por el agua. El tamaño y la velocidad de las gotas de lluvia también es un factor importante. Las gotas de lluvia más grandes y de mayor velocidad tienen mayor energía cinética y, por lo tanto, su impacto desplazará las partículas del suelo a distancias más grandes que las gotas de lluvia más pequeñas y de movimiento más lento. [40]

En otras regiones del mundo (por ejemplo, Europa occidental ), la escorrentía y la erosión son el resultado de intensidades relativamente bajas de lluvia estratiforme que cae sobre suelos previamente saturados. En tales situaciones, la cantidad de lluvia más que la intensidad es el factor principal que determina la gravedad de la erosión del suelo por el agua. [41]

Estructura y composición del suelo

Barranco erosivo en sedimentos no consolidados del Mar Muerto (Israel) a lo largo de la costa suroeste. Este barranco fue excavado por las inundaciones de las montañas de Judea en menos de un año.

La composición, la humedad y la compactación del suelo son todos factores importantes para determinar la erosividad de la lluvia. Los sedimentos que contienen más arcilla tienden a ser más resistentes a la erosión que aquellos con arena o limo, porque la arcilla ayuda a unir las partículas del suelo. [42] Los suelos que contienen altos niveles de materiales orgánicos suelen ser más resistentes a la erosión, porque los materiales orgánicos coagulan los coloides del suelo y crean una estructura de suelo más fuerte y estable. [43] La cantidad de agua presente en el suelo antes de la precipitación también juega un papel importante, porque establece límites en la cantidad de agua que puede ser absorbida por el suelo (y por lo tanto se evita que fluya en la superficie como escorrentía erosiva). Los suelos húmedos y saturados no podrán absorber tanta agua de lluvia, lo que conducirá a niveles más altos de escorrentía superficial y, por lo tanto, a una mayor erosividad para un volumen dado de lluvia. [43] [44] La compactación del suelo también afecta la permeabilidad del suelo al agua y, por lo tanto, la cantidad de agua que fluye como escorrentía. Los suelos más compactados tendrán una mayor cantidad de escorrentía superficial que los suelos menos compactados. [43]

Cobertura vegetal

La vegetación actúa como interfaz entre la atmósfera y el suelo. Aumenta la permeabilidad del suelo al agua de lluvia, disminuyendo así la escorrentía. Protege el suelo de los vientos, lo que da como resultado una disminución de la erosión eólica, así como cambios ventajosos en el microclima. Las raíces de las plantas unen el suelo y se entrelazan con otras raíces, formando una masa más sólida que es menos susceptible a la erosión hídrica y eólica. La remoción de vegetación aumenta la tasa de erosión superficial. [45]

Topografía

La topografía del terreno determina la velocidad a la que fluirá la escorrentía superficial , lo que a su vez determina la erosividad de la escorrentía. Las pendientes más largas y empinadas (especialmente aquellas sin una cubierta vegetal adecuada) son más susceptibles a tasas muy altas de erosión durante las lluvias intensas que las pendientes más cortas y menos empinadas. El terreno más empinado también es más propenso a deslizamientos de tierra, deslizamientos de tierra y otras formas de procesos de erosión gravitacional. [46] [47] [48]

Practicas de la agricultura

Las tierras de labranza como esta son muy susceptibles a la erosión por lluvia, debido a la destrucción de la cubierta vegetal y al desprendimiento del suelo durante el arado.

Las prácticas agrícolas insostenibles aumentan las tasas de erosión en uno o dos órdenes de magnitud sobre la tasa natural y superan con creces el reemplazo por producción de suelo. [49] [50] La labranza de las tierras agrícolas, que descompone el suelo en partículas más finas, es uno de los factores principales. El problema se ha agravado en los tiempos modernos, debido a los equipos agrícolas mecanizados que permiten un arado profundo , lo que aumenta drásticamente la cantidad de suelo disponible para el transporte por la erosión hídrica. Otros incluyen el monocultivo , la agricultura en pendientes pronunciadas, el uso de pesticidas y fertilizantes químicos (que matan a los organismos que unen el suelo), el cultivo en hileras y el uso de riego de superficie . [51] [52] Una situación general compleja con respecto a la definición de las pérdidas de nutrientes de los suelos, podría surgir como resultado de la naturaleza selectiva de tamaño de los eventos de erosión del suelo. La pérdida de fósforo total , por ejemplo, en la fracción erosionada más fina es mayor en relación con todo el suelo. [53] Extrapolando esta evidencia para predecir el comportamiento posterior dentro de los sistemas acuáticos receptores, la razón es que este material transportado más fácilmente puede soportar una concentración de P en solución más baja en comparación con las fracciones de tamaño más grueso. [54] La labranza también aumenta las tasas de erosión eólica, al deshidratar el suelo y dividirlo en partículas más pequeñas que pueden ser recogidas por el viento. Lo que agrava esto es el hecho de que la mayoría de los árboles generalmente se eliminan de los campos agrícolas, lo que permite que los vientos tengan carreras largas y abiertas para viajar a velocidades más altas. [55] El pastoreo intensivo reduce la cubierta vegetal y provoca una compactación severa del suelo, lo que aumenta las tasas de erosión. [56]

Deforestación

En este tala , casi toda la vegetación ha sido despojada de la superficie de fuertes pendientes, en una zona con lluvias muy intensas. En casos como este, se produce una erosión severa que provoca la sedimentación de los arroyos y la pérdida de la capa superior del suelo rica en nutrientes .

En un bosque no perturbado , el suelo mineral está protegido por una capa de hojarasca y un humus que cubre el suelo del bosque. Estas dos capas forman una alfombra protectora sobre el suelo que absorbe el impacto de las gotas de lluvia. Son porosos y altamente permeables a la lluvia, y permiten que el agua de lluvia se filtre lentamente en el suelo debajo, en lugar de fluir sobre la superficie como escorrentía . [57] Las raíces de los árboles y las plantas [58] mantienen juntas las partículas del suelo, evitando que sean arrastradas. [57] La cubierta vegetal actúa para reducir la velocidad de las gotas de lluvia que golpean el follaje y los tallos antes de golpear el suelo, reduciendo su energía cinética . [59] Sin embargo, es el suelo del bosque, más que el dosel, lo que evita la erosión de la superficie. La velocidad terminal de las gotas de lluvia se alcanza en unos 8 metros (26 pies). Debido a que las copas de los bosques suelen ser más altas que esto, las gotas de lluvia a menudo pueden recuperar la velocidad terminal incluso después de chocar contra el dosel. Sin embargo, el suelo del bosque intacto , con sus capas de hojarasca y materia orgánica, aún puede absorber el impacto de la lluvia. [59] [60]

La deforestación provoca un aumento de las tasas de erosión debido a la exposición del suelo mineral al eliminar las capas de humus y basura de la superficie del suelo, eliminar la cubierta vegetal que une el suelo y causar una fuerte compactación del suelo de los equipos de tala. Una vez que los árboles han sido eliminados por el fuego o la tala, las tasas de infiltración aumentan y la erosión baja en la medida en que el suelo del bosque permanece intacto. Los incendios severos pueden provocar una erosión adicional significativa si son seguidos por lluvias intensas. [61]

A nivel mundial, uno de los mayores contribuyentes a la pérdida de suelo por erosión en el año 2006 es el tratamiento de tala y quema de los bosques tropicales . En varias regiones de la tierra, sectores enteros de un país se han vuelto improductivos. Por ejemplo, en el altiplano central de Madagascar , que comprende aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, prácticamente todo el paisaje es estéril de vegetación , con surcos erosivos de barrancos que suelen superar los 50 metros (160 pies) de profundidad y 1 kilómetro (0,6 millas). ) amplio. La agricultura migratoria es un sistema agrícola que a veces incorpora el método de tala y quema en algunas regiones del mundo. Esto degrada el suelo y hace que el suelo se vuelva cada vez menos fértil. [62]

Carreteras y urbanización

La urbanización tiene efectos importantes en los procesos de erosión, primero al despojar la tierra de la cubierta vegetal, alterar los patrones de drenaje y compactar el suelo durante la construcción; y luego cubriendo el terreno con una capa impermeable de asfalto u hormigón que aumenta la cantidad de escorrentía superficial y aumenta la velocidad del viento en la superficie. [63] Gran parte del sedimento arrastrado por la escorrentía de las zonas urbanas (especialmente las carreteras) está muy contaminado con combustible, aceite y otros productos químicos. [64] Este aumento de la escorrentía, además de erosionar y degradar la tierra sobre la que fluye, también causa una gran alteración en las cuencas hidrográficas circundantes al alterar el volumen y la velocidad del agua que fluye a través de ellas y llenarlas con sedimentación contaminada químicamente. El aumento del flujo de agua a través de las vías fluviales locales también provoca un gran aumento en la tasa de erosión de las orillas. [sesenta y cinco]

Cambio climático

Se espera que las temperaturas atmosféricas más cálidas observadas en las últimas décadas conduzcan a un ciclo hidrológico más vigoroso, incluidos eventos de lluvia más extremos. [66] El aumento del nivel del mar que se ha producido como resultado del cambio climático también ha aumentado considerablemente las tasas de erosión costera. [67] [68]

Los estudios sobre la erosión del suelo sugieren que el aumento de las cantidades e intensidades de lluvia conducirá a mayores tasas de erosión del suelo. Por lo tanto, si las cantidades e intensidades de lluvia aumentan en muchas partes del mundo como se esperaba, la erosión también aumentará, a menos que se tomen medidas de mejora. Se espera que las tasas de erosión del suelo cambien en respuesta a los cambios en el clima por una variedad de razones. El más directo es el cambio en el poder erosivo de las lluvias. Otras razones incluyen: a) cambios en la cubierta vegetal causados ​​por cambios en la producción de biomasa vegetal asociados con el régimen de humedad; b) cambios en la capa de hojarasca en el suelo causados ​​por cambios en las tasas de descomposición de residuos vegetales impulsados ​​por la actividad microbiana del suelo dependiente de la temperatura y la humedad, así como por las tasas de producción de biomasa vegetal; c) cambios en la humedad del suelo debido a los cambios en los regímenes de precipitación y las tasas de evaporación y transpiración, que modifican las proporciones de infiltración y escorrentía; d) cambios en la erosionabilidad del suelo debido a la disminución en las concentraciones de materia orgánica del suelo en los suelos que conducen a una estructura del suelo que es más susceptible a la erosión y al aumento de la escorrentía debido a un mayor sellado y formación de costras en la superficie del suelo ; e) un cambio de las precipitaciones invernales de nieve no erosiva a lluvias erosivas debido al aumento de las temperaturas invernales; f) derretimiento del permafrost, que induce un estado erosionable del suelo de uno previamente no erosionable; y g) cambios en el uso de la tierra necesarios para adaptarse a los nuevos regímenes climáticos. [69]

Los estudios de Pruski y Nearing indicaron que, sin tener en cuenta otros factores como el uso de la tierra, es razonable esperar un cambio de aproximadamente 1,7% en la erosión del suelo por cada 1% de cambio en la precipitación total bajo el cambio climático. [70] En estudios recientes, se pronostica un aumento de la erosividad de las precipitaciones en un 17% en los Estados Unidos, [71] en un 18% en Europa, [72] y a nivel mundial del 30 al 66% [73]

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Mapa mundial que indica áreas que son vulnerables a altas tasas de erosión hídrica.
Durante los siglos XVII y XVIII, la Isla de Pascua experimentó una severa erosión debido a la deforestación y las prácticas agrícolas insostenibles. La pérdida resultante de la capa superficial del suelo llevó finalmente al colapso ecológico, provocando hambrunas masivas y la desintegración completa de la civilización de la Isla de Pascua. [74] [75]

Debido a la gravedad de sus efectos ecológicos y la escala en la que se está produciendo, la erosión constituye uno de los problemas ambientales globales más importantes que enfrentamos hoy. [3]

La degradación de la tierra

La erosión hídrica y eólica son ahora las dos causas principales de la degradación de la tierra ; combinados, son responsables del 84% de la superficie degradada. [2]

Cada año, alrededor de 75 mil millones de toneladas de suelo se erosionan de la tierra, una tasa que es aproximadamente 13 a 40 veces más rápida que la tasa natural de erosión. [76] Aproximadamente el 40% de las tierras agrícolas del mundo están gravemente degradadas. [77] Según las Naciones Unidas , un área de suelo fértil del tamaño de Ucrania se pierde cada año debido a la sequía , la deforestación y el cambio climático . [78] En África , si continúan las tendencias actuales de degradación del suelo, el continente podría alimentar solo al 25% de su población para 2025, según el Instituto de Recursos Naturales en África de la UNU , con sede en Ghana. [79]

Los desarrollos de modelos recientes han cuantificado la erosividad de las precipitaciones a escala global utilizando registros de lluvia de alta resolución temporal (<30 min) y alta fidelidad. Los resultados son un extenso esfuerzo de recopilación de datos globales que produjo la Base de datos de erosividad de lluvia global (GloREDa) que incluye la erosividad de lluvia para 3.625 estaciones y cubre 63 países. Esta primera Base de Datos de Erosividad de Lluvia Global se utilizó para desarrollar un mapa de erosividad global [80] a 30 segundos de arco (~ 1 km) basado en un sofisticado proceso geoestadístico. Según un nuevo estudio [81] publicado en Nature Communications, cada año se pierden casi 36 mil millones de toneladas de suelo debido al agua, y la deforestación y otros cambios en el uso de la tierra empeoran el problema. El estudio investiga la dinámica global de la erosión del suelo por medio de modelos distribuidos espacialmente de alta resolución (aproximadamente 250 × 250 m de tamaño de celda). El enfoque geoestadístico permite, por primera vez, la incorporación completa en un modelo global de erosión del suelo del uso de la tierra y los cambios en el uso de la tierra, la extensión, los tipos, la distribución espacial de las tierras de cultivo mundiales y los efectos de los diferentes sistemas de cultivo regionales.

La pérdida de fertilidad del suelo debido a la erosión es aún más problemática porque la respuesta suele ser la aplicación de fertilizantes químicos, lo que conduce a una mayor contaminación del agua y el suelo, en lugar de permitir que la tierra se regenere. [82]

Sedimentación de ecosistemas acuáticos

La erosión del suelo (especialmente debido a la actividad agrícola) se considera la principal causa mundial de contaminación difusa del agua , debido a los efectos del exceso de sedimentos que fluyen hacia las vías fluviales del mundo. Los propios sedimentos actúan como contaminantes, además de ser portadores de otros contaminantes, como moléculas de pesticidas adheridas o metales pesados. [83]

El efecto del aumento de la carga de sedimentos en los ecosistemas acuáticos puede ser catastrófico. El limo puede sofocar los lechos de desove de los peces, al rellenar el espacio entre la grava en el lecho del arroyo. También reduce su suministro de alimentos y les causa problemas respiratorios importantes a medida que el sedimento ingresa en sus branquias . La biodiversidad de las plantas acuáticas y las algas se reduce, y los invertebrados tampoco pueden sobrevivir y reproducirse. Si bien el evento de sedimentación en sí puede ser relativamente breve, la alteración ecológica causada por la muerte masiva a menudo persiste en el futuro. [84]

Uno de los problemas de erosión hídrica más graves y prolongados en todo el mundo se encuentra en la República Popular de China , en el curso medio del río Amarillo y el curso superior del río Yangtze . Desde el río Amarillo , más de 1.600 millones de toneladas de sedimentos fluyen al océano cada año. El sedimento se origina principalmente por la erosión hídrica en la región de la meseta de Loess en el noroeste. [85]

Contaminación por polvo en el aire

Las partículas del suelo recogidas durante la erosión eólica del suelo son una fuente importante de contaminación del aire , en forma de partículas en el aire : "polvo". Estas partículas de suelo transportadas por el aire a menudo están contaminadas con productos químicos tóxicos como pesticidas o combustibles derivados del petróleo, lo que representa un peligro para la salud pública y ecológica cuando más tarde aterrizan o se inhalan / ingieren. [86] [87] [88] [89]

El polvo de la erosión actúa para suprimir la lluvia y cambia el color del cielo de azul a blanco, lo que conduce a un aumento de las puestas de sol rojas [ cita requerida ] . Los eventos de polvo se han relacionado con una disminución en la salud de los arrecifes de coral en el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [90] Penachos de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , que combinados con contaminantes, se extienden a grandes distancias a favor del viento, o hacia el este, en América del Norte. [91]

La construcción de terrazas es una técnica antigua que puede ralentizar significativamente la tasa de erosión hídrica en pendientes cultivadas.

El monitoreo y el modelado de los procesos de erosión pueden ayudar a las personas a comprender mejor las causas de la erosión del suelo , hacer predicciones de la erosión en una variedad de condiciones posibles y planificar la implementación de estrategias preventivas y restaurativas para la erosión . Sin embargo, la complejidad de los procesos de erosión y el número de disciplinas científicas que se deben considerar para comprenderlos y modelarlos (por ejemplo, climatología, hidrología, geología, ciencias del suelo, agricultura, química, física, etc.) hace que el modelado preciso sea un desafío. [92] [93] [94] Los modelos de erosión también son no lineales, lo que hace que sea difícil trabajar con ellos numéricamente y hace que sea difícil o imposible escalar para hacer predicciones sobre áreas grandes a partir de datos recopilados por muestreo de parcelas más pequeñas. [95]

El modelo más comúnmente utilizado para predecir la pérdida de suelo por erosión hídrica es la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) . Esto se desarrolló en las décadas de 1960 y 1970. Calcula la pérdida anual media de suelo A en un área del tamaño de una parcela como: [96]

A = RKLSCP

donde R es el factor de erosividad de la lluvia , [97] [98] K es el factor de erosionabilidad del suelo , [99] L y S son factores topográficos [100] que representan la longitud y la pendiente, [101] C es el factor de cobertura y gestión [102 ] y P es el factor de prácticas de apoyo. [103]

A pesar de la base espacial a escala de parcela de la USLE , el modelo se ha utilizado a menudo para estimar la erosión del suelo en áreas mucho más grandes, como cuencas hidrográficas , continentes y a nivel mundial. Un problema importante es que el USLE no puede simular la erosión de los barrancos, por lo que la erosión de los barrancos se ignora en cualquier evaluación de erosión basada en el USLE. Sin embargo, la erosión de los barrancos puede representar una proporción sustancial (10 a 80%) de la erosión total en tierras cultivadas y pastadas. [104]

Durante los 50 años transcurridos desde la introducción de la USLE, se han desarrollado muchos otros modelos de erosión del suelo. [105] Pero debido a la complejidad de la erosión del suelo y sus procesos constituyentes, todos los modelos de erosión solo pueden aproximarse aproximadamente a las tasas de erosión reales cuando se validan, es decir, cuando las predicciones del modelo se comparan con las mediciones de erosión del mundo real. [106] [107] Por tanto, se siguen desarrollando nuevos modelos de erosión del suelo. Algunos de estos permanecen basados ​​en USLE, por ejemplo, el modelo G2. [108] [109] Otros modelos de erosión del suelo han abandonado en gran medida (por ejemplo, el modelo del Proyecto de Predicción de la Erosión del Agua ) o totalmente (por ejemplo, RHEM, el Modelo de Hidrología y Erosión de Pastizales [110] ) el uso de elementos USLE. Los estudios mundiales siguen basándose en el USLE [111].

Una barrera contra el viento (la hilera de árboles) plantado junto a un campo agrícola, que actúa como un escudo contra los vientos fuertes. Esto reduce los efectos de la erosión eólica y proporciona muchos otros beneficios.

El método conocido más eficaz para la prevención de la erosión es aumentar la cobertura vegetal en la tierra, lo que ayuda a prevenir la erosión tanto por el viento como por el agua. [112] Las terrazas son un medio extremadamente eficaz de control de la erosión, que se ha practicado durante miles de años por personas de todo el mundo. [113] Los cortavientos (también llamados cinturones de protección) son hileras de árboles y arbustos que se plantan a lo largo de los bordes de los campos agrícolas para proteger los campos contra los vientos. [114] Además de reducir significativamente la erosión eólica, los cortavientos proporcionan muchos otros beneficios, como mejores microclimas para los cultivos (que están protegidos de los efectos deshidratantes y dañinos del viento), hábitat para especies de aves beneficiosas, [115] secuestro de carbono , [ 116] y mejoras estéticas del paisaje agrícola. [117] [118] También se ha demostrado que los métodos de plantación tradicionales, como el cultivo mixto (en lugar del monocultivo ) y la rotación de cultivos, reducen significativamente las tasas de erosión. [119] [120] Los residuos de cultivos juegan un papel en la mitigación de la erosión, porque reducen el impacto de las gotas de lluvia que rompen las partículas del suelo. [121] Existe un mayor potencial de erosión cuando se produce patatas que cuando se cultivan cereales o semillas oleaginosas. [122] Los forrajes tienen un sistema de raíces fibrosas, que ayuda a combatir la erosión al anclar las plantas a la capa superior del suelo y cubrir la totalidad del campo, ya que no es un cultivo en hileras. [123] En los sistemas costeros tropicales, las propiedades de los manglares se han examinado como un medio potencial para reducir la erosión del suelo. Se sabe que sus complejas estructuras de raíces ayudan a reducir el daño de las olas de las tormentas y los impactos de las inundaciones al tiempo que aglutinan y construyen los suelos. Estas raíces pueden ralentizar el flujo de agua, provocando la deposición de sedimentos y reduciendo las tasas de erosión. Sin embargo, para mantener el equilibrio de sedimentos, es necesario que exista un ancho de bosque de manglar adecuado. [124]

  • Páramos
  • Biorhexistasia
  • Socavación del puente
  • Confinamiento celular
  • Suministro de sedimentos costeros
  • Seguridad alimentaria
  • Geomorfología
  • Sapping de agua subterránea
  • Tierra altamente erosionable
  • Levantamiento de hielo
  • Lessivage
  • Zona ribereña
  • Transporte de sedimentos
  • Horizonte del suelo
  • Tipo de suelo
  • Esfericidad
  • TERON (erosión de labranza)
  • Erosión de labranza
  • Estabilidad de vegetación y taludes
  • Sistema Vetiver

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