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Uso de la tierra, contaminación y política ambiental · Contaminación acuática y terrestre

Contaminantes persistentes y biomagnificación

En 1962, la bióloga Rachel Carson advirtió que en muchos lugares de EE. UU. las aves cantoras estaban desapareciendo. En esa misma época, las águilas calvas también habían disminuido drásticamente en los 48 estados contiguos (en 1963 quedaban menos de 500 parejas), aunque nadie les echaba veneno directamente. ¿Cómo puede un químico rociado para matar mosquitos terminar dañando al ave más famosa del país, a cientos de millas de distancia? Lo vamos a averiguar en esta página.

Contaminantes orgánicos persistentes

Casi todas las sustancias que llegan a un lago o a un suelo terminan descomponiéndose: el sol, el agua y las bacterias las rompen en moléculas más simples. Pero algunas casi no se rompen.

Los tres rasgos importan por igual. Fíjate en lo que implica cada uno:

Propiedad Qué significa Consecuencia
Persistente Tarda años o décadas en degradarse Sigue en el ambiente mucho después de usarse
Liposoluble Se disuelve en grasas, no en agua Se guarda en el tejido graso y no se elimina con la orina
Tóxico Daña reproducción, hormonas o el sistema nervioso Afecta la salud de animales y personas

Ejemplos que debes conocer:

  • DDT: insecticida muy usado a mediados del siglo XX contra mosquitos y plagas agrícolas.

  • PCB (bifenilos policlorados): se usaron como aislantes en transformadores eléctricos y otros equipos industriales. Se prohibieron en EE. UU. en 1979, pero siguen en sedimentos de ríos y lagos como los Grandes Lagos.

  • Mercurio: no es orgánico (es un metal pesado), pero se comporta de forma parecida en las cadenas alimentarias: persiste y se acumula. Su forma orgánica, el metilmercurio, es la que se bioacumula y se biomagnifica. Las plantas eléctricas que queman carbón lo liberan al aire, y de ahí pasa a los lagos.

Practica★☆☆Sin empezar
Define contaminante orgánico persistente* (COP). Da un ejemplo, como el DDT o los PCB.

Define contaminante orgánico persistente (COP). Da un ejemplo, como el DDT o los PCB.

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Bioacumulación y biomagnificación

Los dos términos suenan parecido, pero describen cosas distintas.

Truco para no confundirlas: la bio-acumulación ocurre en un cuerpo a través del tiempo; la bio-magnificación ocurre a través de la cadena alimentaria.

¿Por qué se magnifica? Piensa en la regla del 10 % de la energía: un pez grande necesita comer muchísimos peces pequeños. Cada pez pequeño guarda en su grasa el COP que acumuló. Como el COP no se elimina ni se degrada, todo ese contaminante pasa al depredador, que lo suma a su propia grasa. Mientras la energía se pierde en cada paso (como calor), el contaminante no se pierde: se concentra en cada vez menos organismos y en menos biomasa.

Cadena alimentaria acuática donde la concentración de un contaminante aumenta en cada nivel: algas, zooplancton, peces pequeños, peces grandes y águila pescadora. Algas Zooplancton Peces pequeños Peces grandes Águila Poco contaminante Mucho contaminante La concentración aumenta en cada paso
Practica★☆☆Sin empezar
Distingue la bioacumulación* de la biomagnificación* en una o dos oraciones cada una.

Distingue la bioacumulación de la biomagnificación en una o dos oraciones cada una.

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En una cadena alimentaria acuática (algas, peces pequeños, peces grandes, águila pescadora), ¿qué organismo esperarías que tuviera la mayor concentración de un…

En una cadena alimentaria acuática (algas, peces pequeños, peces grandes, águila pescadora), ¿qué organismo esperarías que tuviera la mayor concentración de un contaminante que se biomagnifica? ¿Por qué?

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Cálculos con datos de concentración

En el examen AP te pedirán calcular cuántas veces aumenta una concentración. Es una simple división:

$$\text{factor de aumento} = \frac{\text{concentración final}}{\text{concentración inicial}}$$

Para describir los datos, fíjate en dos cosas: la concentración sube en cada nivel y el salto total entre el agua y el tope es enorme (aquí, $2.0 \div 0.000002 = 1{,}000{,}000$ veces).

Practica★★☆Sin empezar
Se mide un contaminante en la cadena alimentaria de un lago. | Organismo | Concentración (ppm) | |---|---| | Agua | 0.000002 | | Fitoplancton | 0.04 | | Zooplancton |…

Se mide un contaminante en la cadena alimentaria de un lago.

Organismo Concentración (ppm)
Agua 0.000002
Fitoplancton 0.04
Zooplancton 0.23
Peces pequeños 0.5
Peces grandes 2.0

(a) Calcula cuántas veces más concentrado está el contaminante en los peces grandes que en el fitoplancton.

(b) Explica qué muestran los datos sobre la biomagnificación.

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Un investigador mide las concentraciones de PCB en una red alimentaria de los Grandes Lagos. | Nivel trófico | Organismo | PCB (ppm) | |---|---|---| | Productor | Algas…

Un investigador mide las concentraciones de PCB en una red alimentaria de los Grandes Lagos.

Nivel trófico Organismo PCB (ppm)
Productor Algas 0.0025
Consumidor primario Zooplancton 0.123
Consumidor secundario Eperlano 1.04
Consumidor terciario Trucha de lago 4.83
Depredador tope Huevos de gaviota argéntea 124

(a) Calcula el factor de aumento desde las algas hasta los huevos de gaviota.

(b) Explica por qué ocurre el aumento en cada paso, usando las propiedades de los PCB.

(c) Predice cómo cambiarían estos valores con el tiempo si se prohíbe la producción de PCB y explica por qué la recuperación puede ser lenta.

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Casos reales: DDT, PCB y mercurio

El DDT y las águilas

Después de la Segunda Guerra Mundial, el DDT se rociaba sobre pantanos y cultivos para matar mosquitos y plagas. Las lluvias lo arrastraban a ríos y lagos, donde entraba en el fitoplancton, luego en peces y por último en las aves que se alimentan de ellos: águilas calvas y águilas pescadoras.

En las aves, el DDT (que se transforma en DDE, igualmente persistente) altera el metabolismo del calcio. Las hembras ponían huevos de cáscara muy delgada, que se rompían al incubarlos. Resultado: casi no nacían polluelos y las poblaciones se desplomaron.

La historia tiene final positivo: EE. UU. prohibió el DDT en 1972, el águila calva quedó protegida por la Endangered Species Act y se recuperó tanto que se sacó de la lista de especies en peligro en 2007.

Mercurio y pescado

El mercurio sale de las chimeneas de las plantas eléctricas de carbón, cae al agua y ciertas bacterias lo convierten en metilmercurio, que se acumula en los músculos de los peces. Los peces depredadores grandes, como el pez espada, tienen mucho más que las sardinas. El mercurio daña el sistema nervioso del feto, por eso las agencias de salud recomiendan a las mujeres embarazadas limitar los peces depredadores grandes.

Practica★★☆Sin empezar
El DDT se roció ampliamente a mediados del siglo XX y después disminuyeron las águilas calvas y las águilas pescadoras. Explica cómo se movió el DDT por las cadenas…

El DDT se roció ampliamente a mediados del siglo XX y después disminuyeron las águilas calvas y las águilas pescadoras. Explica cómo se movió el DDT por las cadenas alimentarias y cómo afectó la reproducción de las aves.

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Practica★★☆Sin empezar
El mercurio de las plantas eléctricas que queman carbón termina en los lagos y se acumula en los peces. Explica por qué una agencia de salud podría aconsejar a las…

El mercurio de las plantas eléctricas que queman carbón termina en los lagos y se acumula en los peces. Explica por qué una agencia de salud podría aconsejar a las mujeres embarazadas limitar el consumo de peces depredadores grandes, como el pez espada, más que el de peces pequeños, como las sardinas.

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Decidir con costos y riesgos

Los pesticidas pueden salvar vidas (el mosquito transmite enfermedades), pero también tienen costos ecológicos. Para decidir, compara con un análisis de costo-beneficio:

Característica Mayor riesgo de biomagnificación Menor riesgo
Vida media en el ambiente Larga (meses o años) Corta (días)
Solubilidad En grasa En agua
Alcance Amplio espectro (mata muchas especies) Específico (plaga objetivo)
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Una ciudad debe elegir entre dos pesticidas para controlar los mosquitos. El pesticida X es barato, mata muchos insectos, se degrada lentamente y se disuelve en la…

Una ciudad debe elegir entre dos pesticidas para controlar los mosquitos. El pesticida X es barato, mata muchos insectos, se degrada lentamente y se disuelve en la grasa. El pesticida Y cuesta el triple, actúa sobre las larvas de mosquito y se degrada en días.

(a) Predice cuál tiene más probabilidad de biomagnificarse y justifica tu respuesta.

(b) Describe dos posibles efectos en el ecosistema según la elección.

(c) Recomienda una opción y explica cómo sopesas el costo frente al riesgo ecológico.

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Vuelve al principio: el DDT rociado contra mosquitos entró en el plancton, se biomagnificó en peces y llegó a las águilas, cuyos huevos de cáscara delgada ya no sobrevivían. Por eso un químico "para insectos" casi acaba con el ave nacional.

Resumen

  • Los COP son persistentes, liposolubles y tóxicos (DDT, PCB; el mercurio, un metal pesado, se comporta de forma parecida).

  • Bioacumulación: aumento dentro de un organismo con el tiempo. Biomagnificación: aumento de un nivel trófico al siguiente.

  • Los depredadores del tope tienen las concentraciones más altas porque el contaminante no se degrada ni se elimina.

  • Factor de aumento = concentración final ÷ concentración inicial.

  • El DDT adelgazó las cáscaras de huevo de águilas y otras aves; la prohibición y la ESA permitieron su recuperación.

  • Al elegir un pesticida, pesa el costo contra la persistencia, la liposolubilidad y el alcance del producto.

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