UNIDAD I: CONCEPTO DE MEDIOAMBIENTE Y TEORÍA DE SISTEMAS

Concepto de medio ambiente. La influencia del hombre sobre el medio.La teoría de sistemas como base de estudio de los problemas ambientales.

Concepto de sistema y tipos (abierto, cerrado, aislado, homeostático).Composición, estructura y límites de sistemas.Complejidad y entropía.Concepto de modelo: modelos estáticos y dinámicos.Relaciones causales simples y complejas.

El medio ambiente como interacción de sistemas.Indicadores para la evaluación: Definir, explicar y utilizar correctamente los conceptos: medio ambiente, sistema, sistema abierto, sistema cerrado, sistema aislado, sistema homeostático.Realizar diagramas de relaciones causales simples y complejas (realimentaciones) utilizando la información de un texto o los conocimientos adquiridos en la materia.Indicar los principales subsistemas del sistema Tierra poniendo algún ejemplo de las repercusiones que tendrían los cambios en uno de ellos sobre los demás (máquina climática)

CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE

La asignatura que comenzamos, Ciencias de la Tierra y Medioambientales, trata de realizar un estudio profundo de los grandes sistemas terrestres: la Atmósfera, la Hidrosfera, la Biosfera y la Geosfera, para poder entender la interdependencia entre éstos y especialmente de la actividad humana hacia los anteriores.

La definición de Medio Ambiente que se estableció en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente, celebrada en Estocolmo en 1972, es la que sigue: “Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, a corto o a largo plazo, sobre los seres vivos y las actividades humanas”.

La Ecología es una ciencia relacionada con el concepto anterior, y es la que estudia los ecosistemas naturales, es decir, el medio físico y los seres que habitan en él.

Cualquier problema ambiental tiene una difícil solución, ya que los remedios no son ni mucho menos instantáneos y las soluciones no son perfectas. Se pueden considerar utópicas ya que nunca volveremos al estado inicial tras la aparición de una alteración.

Es importante que la sociedad esté informada de dichos problemas y pueda concienciarse de que las soluciones posibles suelen basarse en soluciones que afectan a toda la población. Por ello, esta sociedad debe tener una educación ambiental conveniente que la haga partícipe de las medidas que se tomen.

1. ¿Qué diferencia básica existe entre los conceptos de “medio ambiente” y de “ecología”?2. ¿Cómo se estudiaría un ecosistema natural como los Montes de Anaga, considerado casi como un sistema

natural? ¿por qué incluimos el término “casi”?3. Supongamos que tenemos un problema en la ciudad. En las copas de los árboles de plazas, parques,

avenidas y jardines ha aparecido una variedad de mosca que se reproduce con gran facilidad y que afecta al sistema conductor de casi todas las especies de árboles. Enumera posibles soluciones al problema. ¿Las soluciones propuestas pueden tener otras consecuencias que agraven o inicien otro problema?

LA NECESIDAD DE LOS MODELOS EN LAS CIENCIAS AMBIENTALES

Dada la complejidad de los problemas medioambientales, es necesario construir modelos. Un modelo es una simplificación que imita los fenómenos del mundo real, de modo que puedan comprenderse situaciones complejas y sea posible hacer predicciones sobre ellas. Viene a ser una simplificación de la realidad. Un modelo puede ser un mapa que representa una región, o un plano que explica las calles de la ciudad, o una gráfica que indica cómo varía el número de seres vivos en función de la temperatura existente.

Un modelo no es estrictamente la realidad porque omite datos que lo harían mucho más complejo. Además, se podrán desarrollar modelos diferentes, según el objetivo que tenga el que los haga o a quién vaya dirigido.

LOS SISTEMAS. LA TEORÍA DE SISTEMAS

Un sistema es un conjunto de partes o de acontecimientos que son interdependientes e interaccionan, por lo que puede ser considerado como un todo sencillo.

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Un sistema puede ser un reloj; cada una de sus piezas no tiene función determinada, pero adecuadamente colocadas pueden cumplir la misión de dar la hora. Otro sistema puede ser una charca, una célula, un árbol, un aeroplano. Cada uno de ellos tiene una serie de elementos que unidos adquiere una misión o propiedades que no tendrían si no estuvieran juntos.

Cada sistema está formado por componentes llamados elementos. Si existe relación especial entre dos o

varios elementos del sistema, a dichos elementos se les denomina subsistema.

4. ¿Cuáles serían elementos? ¿cuáles subsistemas? Interpreta el sistema representado.

Ejemplos de modelos de sistemas

El estudio de los sistemas puede hacerse según el modelo de caja negra o el de caja blanca. El primero es el más utilizado en ciencias medioambientales, ya que es mucho más sencillo.

Un modelo de caja negra sólo considera lo que entra en ese sistema y lo que se produce desde él. Cuando observamos los subsistemas que existen en el interior de un sistema nos estamos basando en un enfoque en caja blanca, ya que pasamos a observar y analizar su contenido.

5. Analiza los dos modelos A y B que representan sistemas y determina cuál se representa en caja negra y cuál en caja blanca.

A B

Relaciones causales entre los elementos del sistema

Las relaciones causales son aquellas de causa-efecto establecidas entre dos o más elementos; nos permitirá conocer el comportamiento de un sistema dinámico concreto.

Las relaciones simple s pueden ser directas o inversas. Las directas son aquellas en las que el incremento o disminución de un elemento causa un incremento o disminución del otro elemento, respectivamente. Se indicará mediante un signo (+) sobre la flecha. Serán relaciones inversas aquellas en las que el incremento del elemento implica la disminución del otro o viceversa. Se indicará mediante un signo (-) sobre la flecha.

Las relaciones serán encadenadas si existen más de dos variables o elementos que se leen de forma independiente, dos a dos: cuando A aumenta, B disminuye; cuando B aumenta, C aumenta. Para simplificarla podemos reducirlas a una sola relación con dos elementos, contando el número de relaciones negativas existentes. Si es par, la relación resultante será positiva. Si es impar, la relación será negativa.

Ej.: relaciones directas relaciones inversas

A + B A - B

Ej.: relaciones encadenadas

A - B + C A - C

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6 Adivinar qué tipo de relaciones simples son las que siguen:a) lluvia caudal de los ríosb) tala erosión calidad del sueloc) contaminación vidad) masa vegetal impacto gotase) masa vegetal materia orgánicaf) población tasa de natalidadg) construcción edificios recursos naturalesh) población tasa de mortalidadi) concentración gases efecto invernadero temperatura terrestrej) utilización de recursos impactos

Las relaciones complejas o retroalimentaciones son las acciones de un elemento sobre otro que impliquen a su vez que este último actúa sobre el primero, como la pescadilla que se muerde la cola.

La retroalimentación positiva es aquella según la cual al incrementar A incrementa B, y viceversa. Se indica con un signo (+) dentro de un círculo situado en el centro de la relación. Por ejemplo, si aumenta la población, también lo hará la tasa de natalidad; pero al aumentar la natalidad también crecerá la población. Por tanto se crea un incremento desbocado. El resultado matemático de repetir esta operación es la curva conocida como exponencial creciente.

La retroalimentación negativa se da en los casos en que al incrementarse A se incrementa B, pero el incremento de B hace disminuir a A. Se indicará mediante un signo (-) dentro de un círculo situado en el centro de la relación. La realimentación negativa sirve de contrapunto al bucle de realimentación positivo, y es el estabilizador de los sistemas. La tasa de mortalidad y la población constituyen un bucle de realimentación negativo, pues si se incrementa la población, la tasa de mortalidad aumenta, pero si aumenta la mortalidad, disminuye la población. En este caso la curva es la exponencial decreciente.

En la naturaleza, el crecimiento exponencial es poco realista, ya que la población no podrá crecer o decrecer indefinidamente. Siempre existirá una limitación (los alimentos, el espacio, ...), dando como resultado la curva logística.

Tipos de sistemas

Una distinción vital entre los sistemas se refiere a si éstos realizan intercambios de materia y energía con el exterior.

Existen sistemas abiertos si se producen entradas y salidas de materia y energía. Por ejemplo, en una ciudad entra y sale energía; además entra materia y salen desechos. Prácticamente todos los ecosistemas terrestres y marinos son de este tipo.

Los sistemas cerrados son aquellos en los que no existen intercambios de materia, pero sí de energía. Por ejemplo, en una “charca” entra energía solar y sale calor, pero la materia es la que existe dentro y se reconvierte. También se pueden considerar de este tipo un “lago sin aporte fluvial”, una “isla apartada”, el mismo “planeta Tierra” a pesar del aporte ocasional de meteoritos. También puede ser un “magma” rodeado de rocas resistentes a la fusión pues sólo intercambia calor con las mismas.

En los sistemas aislados no existe intercambio de materia ni de energía. No hay ningún sistema aislado en la Tierra, pero se podría considerar al “Universo” u sistema de este tipo.

Los sistemas naturales, son sistemas “homeostáticos” caracterizados por las fuertes interacciones existentes entre el sistema y el exterior; este exterior es muy cambiante y tendente a la entropía (desorden del medio) y el sistema de los seres vivos tiende a mantenerse homogéneo. Esta característica permite a los seres vivos mantener una cierta independencia del exterior.

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7. Expresa mediante modelo en caja negra los tres tipos de sistemas expresados8. Los "cinco factores clave" que afectan al clima de la Tierra son: el efecto invernadero, la superficie cubierta

de hielo, la existencia de polvo atmosférico, las variaciones de la órbita terrestre en torno al sol y las nubes. Es por tantos factores por los que al clima se le conoce como “máquina climática”.El efecto invernadero es el que producen ciertos gases (dióxido de carbono, vapor de agua, metano) que son capaces de captar la luz infrarroja (la que aporta el calor) que permite mantener a la Tierra con un valor de temperatura media aproximada de 15ºC. No debemos confundir este efecto de carácter "natural", gracias al cual la Tierra es un planeta habitable, con el resultado del aumento desmesurado de los gases atmosféricos que propician dicho efecto. Este "incremento del efecto invernadero" constituye un problema ambiental de gran magnitud resultado de la ruptura de determinados ciclos naturales originados por la humanidad a partir de acciones como deforestación, quema de combustibles fósiles, incendios.... Completa con flechas y signos para conocer el tipo de relación de estos elementos responsables del clima..

CONCENTRACIÓN GASES EFECTO INVERNADERO TEMPERATURA TERRESTRE

El albedo es el porcentaje de luz solar reflejada por la Tierra del total incidente; de forma que a mayor albedo, menor temperatura terrestre. Dependerá del tipo y color de la superficie terrestre. El hielo, por ser blanco, es la superficie solar más reflectante. Si existe una amplia superficie helada se reflejará más luz que en cualquier otro caso; por tanto, la temperatura descenderá (se absorbe menos luz), y por ello se incrementará el volumen de hielo. Rellena con signos.

SUPERFICIE CON HIELO

TEMPERATURA

ALBEDO

Los volcanes o impactos de meteoritos inyectan enormes cantidades de materia en forma de pequeñas partículas que permanecerán, incluso durante años, en suspensión en la atmósfera formando el llamado polvo atmosférico. Al reflejarse parte de la luz proveniente del sol, las partículas en suspensión impiden que dicha luz alcance la superficie, disminuyendo la temperatura de la Tierra. Rellena con signos e interprétalos.

POLVO ATMOSFÉRICO ALBEDO

Otro de los factores son las nubes. El efecto de las nubes es difícil de analizar ya que tienen una doble acción: por una parte incrementan el albedo reflejando parte de la radiación solar, y por otra reemiten luz infrarroja, potenciando el efecto invernadero. Estudia cada caso en el dibujo que se presenta representando la radiación en cada caso para emitir conclusiones.

9. Se ha estudiado el caso de una conflagración mundial con armas nucleares. El simple humo de los incendios provocado por las bombas atómicas sería suficiente para producir el llamado " invierno nuclear", debido a las partículas en suspensión. Ello supondría la práctica desaparición de la vida en la Tierra como consecuencia del cambio de temperatura y la muerte de las plantas al no atravesar la atmósfera suficiente luz como para que éstas realizaran la función fotosintética. La existencia de este modelo influyó favorablemente en las negociaciones sobre el desarme nuclear, al demostrar que no existía posibilidad de una guerra nuclear "limitada territorialmente".

a. Determinar cuál es el principal factor que influye sobre la máquina climática en este caso.b. ¿Qué consecuencias se producen mediante el invierno nuclear en los seres vivos y en el clima?c. ¿A qué se refiere cuando dice que no puede existir una guerra nuclear limitada

territorialmente?

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