Importancia del agua para la vida

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Definición

El agua es una molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno que, pese a su aparente sencillez química, posee propiedades extraordinarias que la convierten en el soporte imprescindible de todos los procesos biológicos conocidos. Sin agua líquida no hay vida tal como la entendemos, y no es casualidad que los científicos que buscan organismos en otros planetas rastreen, antes que cualquier otra cosa, la presencia de este compuesto.

La importancia del agua para la vida no se limita a calmar la sed. Esta molécula actúa como disolvente universal dentro de los organismos, como regulador térmico de los ecosistemas, como medio de transporte de nutrientes, como reactivo químico en la fotosíntesis y como lubricante de casi todas las reacciones metabólicas que mantienen vivas a las células. Desde el organismo unicelular más humilde hasta los grandes mamíferos, desde las selvas tropicales hasta los desiertos más áridos, el agua es el hilo conductor que teje la trama de la vida en la Tierra.

El planeta azul en un universo seco

Si un viajero espacial contemplara la Tierra desde la distancia, lo primero que le llamaría la atención sería su color. Nuestro planeta es una canica azul suspendida en la oscuridad, con más del setenta por ciento de su superficie cubierta por agua. Esa abundancia de agua líquida es, probablemente, el rasgo más singular de nuestro mundo. Marte tuvo agua en el pasado, pero la perdió. Venus está demasiado caliente para conservarla. En los incontables planetas y lunas que pueblan el universo conocido, el agua líquida en superficie es una rareza extrema.

Esa rareza es la razón de que estemos aquí. La vida en la Tierra surgió en el agua, hace aproximadamente tres mil ochocientos millones de años, en un planeta recién enfriado donde los océanos primitivos ofrecían un caldo químico tibio y protegido de la radiación ultravioleta. Durante la mayor parte de la historia de la vida, los organismos fueron exclusivamente acuáticos. La conquista de la tierra firme, hace unos cuatrocientos millones de años, fue una hazaña evolutiva formidable que requirió desarrollar envolturas impermeables, sistemas de transporte interno de agua y mecanismos para evitar la desecación. Incluso hoy, los organismos terrestres llevamos el océano dentro: el plasma sanguíneo, el líquido intersticial que baña nuestras células y el citoplasma celular tienen una composición salina sorprendentemente parecida a la del agua de mar primitiva. Somos, en un sentido muy literal, océano ambulante.

Las propiedades que hacen del agua una molécula única

El disolvente que lo transporta todo

La capacidad del agua para disolver una gama asombrosamente amplia de sustancias es, probablemente, su propiedad más relevante para la vida. Un disolvente es un líquido capaz de disolver otras sustancias formando una mezcla homogénea, y el agua es el mejor disolvente que existe en la naturaleza. Esta capacidad se debe a la polaridad de sus moléculas. El oxígeno atrae los electrones compartidos con más fuerza que el hidrógeno, lo que genera una distribución desigual de cargas eléctricas: el lado del oxígeno es ligeramente negativo y los lados de los hidrógenos son ligeramente positivos. Esa polaridad convierte cada molécula de agua en un pequeño imán capaz de rodear y separar los iones de las sales minerales o de establecer puentes de hidrógeno con otras moléculas polares, como los azúcares o las proteínas.

Gracias a esta propiedad, el agua es el vehículo que transporta los nutrientes desde las raíces hasta las hojas en las plantas, el medio en el que viajan el oxígeno y el dióxido de carbono en la sangre de los animales, y el fluido en el que ocurren todas las reacciones químicas del metabolismo celular. Una célula no es más que una gota de agua densamente poblada de moléculas orgánicas, un microcosmos acuático donde cada segundo se producen miles de reacciones químicas que serían imposibles en un medio seco.

El calor específico que estabiliza el clima y el cuerpo

El agua tiene un calor específico extraordinariamente alto, lo que significa que necesita absorber mucha energía para aumentar su temperatura y, a la inversa, que libera mucha energía cuando se enfría. Dicho de forma más intuitiva, el agua es perezosa para calentarse y perezosa para enfriarse. Un litro de agua necesita casi el doble de energía que un litro de aceite para elevar su temperatura un grado centígrado.

Esta propiedad tiene consecuencias de escala planetaria. Los océanos actúan como un gigantesco amortiguador térmico que absorbe el calor durante el día y lo libera durante la noche, que se calienta lentamente en verano y se enfría lentamente en invierno. Sin los océanos, las diferencias de temperatura entre el día y la noche serían tan brutales que la mayor parte de la superficie terrestre sería inhabitable. A escala local, la misma propiedad explica por qué las regiones costeras tienen climas más suaves que las continentales o por qué los cultivos cercanos a grandes lagos sufren menos las heladas.

Dentro de los organismos, el alto calor específico del agua cumple la misma función termorreguladora. El cuerpo humano, compuesto en un sesenta por ciento por agua, puede mantener su temperatura interna dentro de un margen muy estrecho a pesar de las fluctuaciones del ambiente. Cuando hace calor, el sudor aprovecha otra propiedad del agua, su elevado calor de vaporización, para refrigerar la piel. Cada gramo de sudor que se evapora se lleva consigo una cantidad de calor que equivale a enfriar medio litro de agua en un grado. Es un sistema de aire acondicionado biológico que funciona sin electricidad y que depende enteramente de las propiedades térmicas del agua.

La cohesión que desafía la gravedad

Las moléculas de agua se atraen entre sí con una fuerza considerable gracias a los puentes de hidrógeno, unos enlaces intermoleculares que, sin ser tan fuertes como los enlaces covalentes que unen los átomos dentro de la molécula, son lo bastante intensos como para conferir al agua propiedades mecánicas notables. Esa atracción mutua, llamada cohesión, explica que el agua tenga una tensión superficial alta y que algunos insectos puedan caminar sobre ella sin hundirse.

Pero la cohesión del agua tiene una función biológica mucho más profunda que permitir las acrobacias de los zapateros de agua. Es la fuerza que impulsa el transporte de agua en las plantas. Dentro de los finísimos tubos del xilema, el tejido conductor de los vegetales, las moléculas de agua forman columnas continuas que ascienden desde las raíces hasta las hojas más altas de un árbol, a veces a decenas de metros de altura. La evaporación del agua en los poros de las hojas, los estomas, genera una succión que tira de toda la columna hacia arriba. Las moléculas, unidas por cohesión, transmiten esa fuerza de tracción a lo largo de todo el conducto sin que la columna se rompa. Es un mecanismo pasivo, que no consume energía metabólica, y que solo es posible gracias a la cohesión entre las moléculas de agua.

El hielo que flota y protege la vida bajo su manto

La mayoría de las sustancias se contraen y aumentan de densidad cuando se solidifican. El agua, desafiando la norma, se expande. El hielo es menos denso que el agua líquida y por eso flota. Esta anomalía, que depende de la geometría de los puentes de hidrógeno en la red cristalina del hielo, tiene una importancia ecológica difícil de exagerar.

Cuando un lago o un mar poco profundo se enfría en invierno, el agua de la superficie se enfría primero y, al hacerse más densa, se hunde, siendo reemplazada por agua más cálida de las profundidades. Este proceso de convección continúa hasta que toda la masa de agua alcanza los cuatro grados centígrados, la temperatura a la que el agua dulce alcanza su densidad máxima. A partir de ahí, el agua superficial que se enfría por debajo de esa temperatura se vuelve menos densa y permanece en la superficie, donde termina congelándose. La capa de hielo que se forma aísla el agua líquida de debajo, impidiendo que se congele por completo. Si el hielo fuera más denso que el agua líquida, los lagos se congelarían de abajo arriba, atraparían a los organismos acuáticos en una trampa helada y probablemente nunca se descongelarían por completo en primavera. La vida en los ecosistemas de agua dulce de las regiones frías existe gracias a esa peculiaridad del agua.

Tabla de propiedades del agua y su importancia biológica

El agua en los ecosistemas y el ciclo que la renueva

El ciclo hidrológico: una noria planetaria

El agua de la Tierra no se crea ni se destruye; se recicla. La misma molécula que bebió un dinosaurio hace cien millones de años puede estar ahora dentro de una célula de nuestro cuerpo. El ciclo hidrológico es el mecanismo planetario que mueve el agua entre los océanos, la atmósfera, los continentes y los seres vivos, y funciona como una noria gigantesca impulsada por la energía del Sol.

El Sol evapora agua de los océanos, de los lagos, de los ríos y de la superficie del suelo. Las plantas añaden más vapor a la atmósfera a través de la transpiración, el agua que pierden por los estomas al realizar la fotosíntesis. Ese vapor asciende, se enfría, se condensa alrededor de partículas de polvo y forma nubes. Cuando las gotas crecen lo suficiente, caen en forma de lluvia, nieve o granizo. Parte del agua que cae sobre los continentes se infiltra en el suelo y recarga los acuíferos subterráneos. Otra parte escurre por la superficie y alimenta los ríos, que la devuelven al mar. El ciclo se cierra y vuelve a empezar.

Este movimiento perpetuo del agua es el que distribuye la humedad por los continentes y hace posible la existencia de ecosistemas terrestres. Las selvas tropicales, los bosques templados, las praderas y hasta los desiertos deben su fisonomía a la cantidad y la regularidad con que el ciclo hidrológico les suministra agua. Donde el agua es abundante y predecible, la vida estalla en una explosión de diversidad. Donde escasea, los organismos se ven obligados a desarrollar adaptaciones extremas para sobrevivir con lo mínimo.

Los ecosistemas acuáticos y los anfibios

Los ecosistemas de agua dulce —ríos, lagos, humedales, acuíferos— cubren menos del uno por ciento de la superficie del planeta, pero albergan una proporción desproporcionadamente alta de la biodiversidad mundial. Más del cuarenta por ciento de las especies de peces viven en agua dulce, y los humedales son zonas de cría y de paso para millones de aves migratorias. Estos ecosistemas son también los que más sufren la presión humana: la extracción excesiva de agua para la agricultura y el consumo urbano, la contaminación por fertilizantes y pesticidas, y la construcción de presas que fragmentan los ríos están degradando los ecosistemas de agua dulce a un ritmo más rápido que el de cualquier otro bioma.

Los océanos, por su parte, son el verdadero motor del sistema climático global y el mayor ecosistema del planeta. El fitoplancton marino, compuesto por algas microscópicas que flotan en las capas superficiales iluminadas por el Sol, produce al menos la mitad del oxígeno que respiramos. Son los pulmones invisibles del mundo, y su salud depende de la temperatura, la acidez y la disponibilidad de nutrientes del agua de mar. La absorción de dióxido de carbono por los océanos, que ha amortiguado en parte el calentamiento global, está alterando la química del agua marina y dificultando la formación de conchas y esqueletos de carbonato cálcico en corales, moluscos y plancton.

El agua y la salud humana

El acceso al agua limpia es, probablemente, el determinante más importante de la salud pública. Las enfermedades de transmisión hídrica, como el cólera, la disentería o la fiebre tifoidea, matan a cientos de miles de personas cada año, la mayoría niños menores de cinco años en países de bajos ingresos. La falta de agua para la higiene personal y la preparación de alimentos multiplica el riesgo de infecciones y desnutrición. Una de cada tres personas en el mundo carece de acceso a agua potable gestionada de forma segura, y casi la mitad de la población mundial no dispone de servicios de saneamiento adecuados.

La deshidratación es una amenaza silenciosa que afecta incluso en países desarrollados. El cuerpo humano pierde agua constantemente a través de la orina, las heces, el sudor y la respiración. Una pérdida de solo el uno o el dos por ciento del peso corporal en agua provoca sed, fatiga y disminución del rendimiento cognitivo. Con una pérdida del cinco por ciento aparecen dolores de cabeza, mareos y confusión. Una pérdida superior al diez por ciento puede ser mortal. La recomendación de beber entre uno y medio y dos litros de agua al día no es un capricho de la cultura del bienestar; es el reflejo de una necesidad fisiológica ineludible.

La huella hídrica y el agua que no vemos

El agua que bebemos y con la que nos duchamos representa una fracción minúscula del agua que realmente consumimos. La mayor parte del agua que utiliza una persona está escondida en los productos que compra, en la comida que ingiere y en la energía que consume. Es lo que se conoce como huella hídrica, un concepto que permite visualizar el agua invisible que sostiene nuestro modo de vida.

Producir un kilo de carne de vacuno requiere unos quince mil litros de agua, la mayoría destinados a regar el forraje que come el animal durante los años que tarda en alcanzar el peso de sacrificio. Una camiseta de algodón necesita unos dos mil setecientos litros de agua, entre el riego del algodón y los procesos industriales de teñido y acabado. Una taza de café representa unos ciento cuarenta litros de agua. Un microchip de ordenador, varios cientos de litros de agua ultrapura.

Conocer la huella hídrica de lo que consumimos no es un ejercicio de culpabilización, sino una herramienta para tomar decisiones informadas. Una dieta con menos carne y menos alimentos procesados no solo suele ser más saludable, sino que consume mucha menos agua. Reducir el desperdicio de alimentos, que afecta a un tercio de la producción mundial, es una de las formas más efectivas de ahorrar agua.

Glosario de términos complicados

• Calor específico: Cantidad de energía necesaria para elevar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de una sustancia. El agua tiene un calor específico muy alto, lo que la convierte en un excelente regulador térmico.
• Calor de vaporización: Energía que necesita una sustancia para pasar del estado líquido al gaseoso. El agua tiene un calor de vaporización muy elevado, lo que la hace eficaz para refrigerar superficies por evaporación.
• Ciclo hidrológico: Movimiento continuo del agua entre los océanos, la atmósfera, los continentes y los seres vivos, impulsado por la energía solar. Incluye los procesos de evaporación, transpiración, condensación, precipitación, infiltración y escorrentía.
• Cohesión: Fuerza de atracción entre moléculas de una misma sustancia. En el agua, la cohesión se debe a los puentes de hidrógeno y es responsable de la tensión superficial y del ascenso de la savia en las plantas.
• Estomas: Poros microscópicos situados en la superficie de las hojas que permiten el intercambio de gases con la atmósfera y la salida de vapor de agua durante la transpiración.
• Fitoplancton: Conjunto de organismos vegetales microscópicos que flotan en las capas superficiales de los océanos y los lagos, donde realizan la fotosíntesis y constituyen la base de la cadena alimentaria acuática.
• Huella hídrica: Volumen total de agua dulce utilizado para producir los bienes y servicios consumidos por una persona, una comunidad o una empresa, incluyendo tanto el uso directo como el indirecto.
• Puente de hidrógeno: Atracción electrostática entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo (como el oxígeno) y otro átomo electronegativo de una molécula vecina. Es la fuerza responsable de muchas de las propiedades singulares del agua.

Resultados de aprendizaje

Al finalizar esta lectura, habrás construido un conocimiento sólido sobre los siguientes aspectos:

• Las propiedades fisicoquímicas del agua que la convierten en una molécula única —poder disolvente, alto calor específico, cohesión y densidad anómala del hielo— y su importancia para los procesos biológicos fundamentales.
• El ciclo hidrológico como mecanismo planetario que distribuye el agua entre los océanos, la atmósfera y los continentes, y su papel en la configuración de los ecosistemas terrestres y acuáticos.
• La función termorreguladora del agua a escala planetaria y a escala corporal, y su participación directa en procesos metabólicos esenciales como la fotosíntesis y la respiración celular.
• La relación entre agua y salud humana, incluyendo los riesgos de la deshidratación y las enfermedades de transmisión hídrica que afectan a millones de personas en el mundo.
• El concepto de huella hídrica como herramienta para visualizar el consumo indirecto de agua y la importancia de gestionar este recurso de forma sostenible.

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