Este documento presenta un resumen de los principales conceptos relacionados con el medio ambiente y la teoría de sistemas. Explica que la Tierra puede verse como un sistema complejo formado por cuatro subsistemas (biosfera, atmósfera, hidrosfera y geosfera) que interactúan. Además, introduce conceptos clave como los tipos de sistemas (abiertos, cerrados y aislados), la importancia de estudiarlos de forma multidisciplinar, y los diferentes enfoques y métodos para su análisis.
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El medio ambiente y la teoría de sistemas
1. Tema 1 Medio ambiente y teoría de sistemas Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
2. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas Introducción al estudio de la Tierra como sistema * Puede incluir la criosfera (glaciares)
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4. Concepto de medio ambiente Procede de una mala traducción del término inglés environment , sería preferible usar términos como entorno o simplemente ambiente. Según la Conferencia de la ONU para el Medio Ambiente humano. (Estocolmo,1972): Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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7. Diferencia entre el enfoque oficial y el ecológico La ecología considera al ser humano como un componente biótico del ecosistema y el ambiente como un factor abiótico, estudia las interacciones entre todos los componentes. El concepto oficial está más encaminado al tema productivo, económico, de recursos. Por tanto, es más antropocéntrico aunque tiene en cuenta al resto de los seres vivos y es menos global que el concepto ecológico. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
10. Métodos de estudio científico El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques: Reduccionista o analítico . Consisten dividir el objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos y estudiarlos por separado. Es insuficiente para abordar los estudios de las ciencias de la Tierra, aunque es útil para muchas disciplinas científicas. Holístico o sintético . Estudia el todo o la globalidad y las relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Pone de manifiesto las propiedades emergentes de los sistemas, resultantes del comportamiento global y de las relaciones de los componentes. Ejemplo: Las piezas de un reloj por separado no tienen la propiedad de dar la hora; sin embargo, el reloj montado como un todo, sí. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
11. Teoría general de sistemas Un sistema (del griego sistema = conjunto o reunión) es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones. Del sistema nos interesa el comportamiento global. Así pueden considerarse sistemas un ordenador, un automóvil, un ser vivo, etc. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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13. Esta forma de análisis mediante sistemas permite estudiar fenómenos de distinta complejidad desde el funcionamiento de una célula hasta el planeta Tierra Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas Los sistemas más complejos están constituidos a su vez por subsistemas, y estos, a su vez, por componentes más sencillos
14. Los límites del sistema Un sistema es una porción del espacio y su contenido. Todo sistema se encuentra dentro de una superficie cerrada que lo separa del resto del Universo. La superficie es el límite del sistema y puede ser real, como la membrana de una célula, o ficticia, como el límite que se establece en una charca o en un encinar. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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17. Sistemas cerrados Son los que sólo intercambian energía con el exterior, no intercambian materia, sino que la reciclan. Es el caso de un ordenador que recibe energía eléctrica y emite energía calorífica y lumínica, pero la materia que lo compone es constante. El Sistema Planeta Tierra es considerado como un sistema que recibe continuamente energía procedente del sol, energía electromagnética (luz, etc.) y que emite al espacio energía en forma de calor (energía infrarroja), pero apenas intercambia materia con el exterior, si despreciamos la entrada de materiales procedentes de los meteoritos dada su poca masa relativa. (Si tenemos en cuenta esta masa que nos llega del espacio será un sistema abierto) Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
18. Sistemas aislados Son aquellos que no intercambian ni materia, ni energía con su entorno . En realidad no existen este tipo de sistemas, por tanto podemos afirmar que son sistemas teóricos que se utilizan con el fin de simplificar cuando se estudian sistemas de grandes dimensiones (macrosistemas), como por ejemplo el Sistema Solar. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
19. La energía de los sistemas Cualquier sistema tiene que cumplir las leyes de la termodinámica . Según la 1ª ley o principio de la conservación de la energía : la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. En cualquier sistema la energía que entra será igual a la energía almacenada más la energía que sale. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas SISTEMA E saliente E entrante = E almacenada + E saliente Energía almacenada E entrante
20. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas La 2º ley dice que cualquier sistema tiende espontáneamente a un estado de máximo desorden (aumenta la entropía del sistema). La entropía es una medida del desorden de un sistema. En los sistemas vivos, la biosfera o el sistema Tierra que poseen un orden elevado la entropía es baja y la energía está más concentrada . Por el contrario, en sistemas desordenados la energía está muy dispersa y la entropía es elevada. Esta energía se disipa en forma de calor y no puede utilizarse para realizar trabajo.
21. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas Los seres vivos van en contra de la 2ª ley de la termodinámica, ya que mantienen su organización y su elevada complejidad degradando azúcares en la respiración, con lo que expulsan al entorno desorden (entropía), moléculas simples (oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua, etc.) y calor (energía). Son sistemas abiertos que rebajan su entropía y mantienen su organización y complejidad aumentando la del entorno.
22. La representación de los sistemas: los modelos Los sistemas suelen representarse mediante modelos. Un modelo es una representación simplificada de la realidad , que se elabora para facilitar su comprensión y estudio, que permite ver de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas. Por tanto, un modelo es un medio para conseguir algo y no un fin en sí mismo. Estas representaciones se hacen mediante dibujos, esquemas o expresiones matemáticas. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
27. Modelos estáticos y dinámicos Modelos estáticos . Sus relaciones no dependen del comportamiento del sistema, sólo analizan su estructura . Por ejemplo, una fórmula en la que se equiparan la altura y el diámetro de un árbol con su volumen. Modelos dinámicos . Describen el funcionamiento de los componentes del sistema a base de una serie de ecuaciones. Son más realistas que los estáticos. Por ejemplo, el modelo depredador-presa. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
32. Modelo de caja blanca o transparente: Si estudiamos no sólo las entrada y las salidas del sistema, sino también los elementos del sistema y sus interacciones . Lo primero que hay que hacer es marcar las variables que lo componen y unirlas con flechas que las relacionen entres sí , al diseñar un modelo debemos tener cuidado de incluir solamente las variaciones que sean estrictamente necesarias, ya que si aumenta mucho su número, se pierde claridad debido al complejo de entramado de las flechas que unen variables. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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36. Relaciones complejas • Positivas : La variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye de la misma manera sobre la primera. Tienen una acción de refuerzo sobre el proceso inicial (frecuentemente está asociado a procesos de crecimiento y diferenciación). Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas a – Investigación b – Desarrollo c – Biocombustibles d- Alimentos a b c d
37. BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVA: Una variable A influye sobre otra B y esta a su vez influye sobre la primera. Esto provoca un crecimiento incontrolado del sistema y continuará mientras el entorno lo permita. En un sistema encadenado puede haber relaciones negativas intermedias pero si son en número par el resultado final es positivo. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
38. Bucle típico de la sociedad humana Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
39. Relaciones complejas • Negativas : la variación de una variable en un sentido produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye sobre la primera en sentido opuesto. Tienen una acción reguladora y estabilizan los sistemas en los que actúan ( sistemas homeostáticos ). Se consigue un estado de equilibrio dinámico. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas A B
40. BUCLES DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA: Son aquellos en que un cambio en la variable A provoca un cambio en B y esta a su vez actúa sobre A modificándola en sentido inverso. Se mantiene un equilibrio en el sistema Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas __ + Depredadores Presas
41. Sistemas propositivos: Son sistemas programados para un propósito (propiedad emergente) determinado . Son por ejemplo los modelos que se utilizan en la fabricación de los electrodomésticos o los que regulan el comportamiento de un organismo (Modelos cibernéticos). Estos sistemas son muy adecuados para regular los sistemas homeostáticos, manteniendo el equilibrio . La atmósfera y la biosfera también parecen formar un sistema propositivo, ya que se autorregulan. La atmósfera tiene un valor de referencia al que ajustarse: concentración de oxígeno en torno al 21% de volumen que es la mejor para la biosfera (véase la teoría o hipótesis Gaia sobre la autorregulación en nuestro planeta). Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
42. Ejemplos de diagramas causales Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas Consumo de alimentos Peso Población Prepararse para un examen Oferta Demanda Resultado del examen Recursos per cápita
49. Sistemas estables: Dominio de bucles negativos Sistema inestables: Dominio de bucles positivos En la naturaleza hay ambos tipos de bucles, y en función del momento pueden dominar unos u otros Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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51. Entre los sistemas humanos y los sistemas naturales se establecen interacciones. A veces la actividad humana repercute de forma negativa como consecuencia del desarrollo de los países: Sobreexplotación de los recursos, la deforestación, contaminación, etc.. La naturaleza también puede afectar negativamente a la especie humana: Los desastres naturales. Las Ciencias Medioambientales han surgido como base para resolver estos problemas ambientales que nos aquejan. Para ello se hace necesario conocer el funcionamiento de los diferentes sistemas que constituyen el sistema Tierra y profundizar en el estudio de las relaciones de ellos con la especie humana, que pueden enfocarse bajo tres aspectos: . Riesgos derivados de su dinámica. . Recursos que nos proporcionan. . Impactos que reciben por la acción antrópica. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
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54. LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas
67. Elabora un diagrama causal o de flujo con los siguientes elementos (agua, vegetación, efecto invernadero, dióxido de carbono, temperatura atmosférica ) en regiones áridas y razone si se trata de un sistema con retroalimentación positiva o negativa. Usa esta conclusión para decidir si se trata de un sistema estable o inestable . Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas Cantidad de agua Vegetación CO2 atmosférico Efecto invernadero Temperatura + + + __ __
