TEMA 1: Concepto de Medio Ambiente y
Dinámica de Sistemas
IES SEVERO OCHOA –
2022/23
2º BACHILLERATO
CIENCIAS DE LA TIERRA Y
DEL MEDIO AMBIENTE

Definición de Medio Ambiente
 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.
(Estocolmo, 1ª Cumbre de la
Tierra,1972)
 Conjunto de componentes
ligados que interaccionan.

INTERACCIONES!!!!

Efecto dominó
 Conjunto de repercusiones en
cadena que pueden aparecer a
consecuencia de una alteración.
Muchas veces son difícilmente
previsibles.
 Por ejemplo: Al talar un bosque
aumenta la erosión, lo que reduce
el agua retenida y hará que
aumente la cantidad de CO2
atmosférico (por reducirse la
vegetación)

Enfoques reduccionista y holístico
Ambos enfoques se complementan y son
necesarios para estudiar el planeta.
 El enfoque reduccionista o analítico
aísla el problema: lo divide en
componentes más simples (el método
científico). No sirve para problemas
complejos, con partes que interactúan
(por ejemplo: los seres vivos).
 El enfoque holístico o sintético da una
visión de conjunto o global, sin
detenerse en las partes que generan las
propiedades emergentes (como la
vida).

¿Analítico o sintético?

¿Analítico o sintético?

Definiciones de sistema y de modelo
SISTEMA:
Conjunto de partes operativamente
relacionadas: unas partes actúan
sobre otras. Interesa considerar el
comportamiento global. Se estudia
con enfoque holístico.
También se puede definir como una
parte del Universo que puede aislarse
del resto.

Definiciones de sistema y de modelo
Modelo: Versión simplificada de la
realidad. Se eliminan los detalles no
relevantes. Por ejemplo: un mapa de un
territorio.
Un mismo sistema se puede
representar mediante gran variedad de
modelos, según el objetivo estudiado se
elegirán diferentes variables.
Variable: Aspecto de la realidad que
podemos medir.

Tipos de modelos
 Los modelos mentales son
representaciones de la realidad
que hacemos en nuestra mente.
No guardamos la realidad (es
demasiado compleja).

Tipos de modelos
 Los modelos formales o
matemáticos son una
aproximación precisa mediante
ecuaciones que asocian las
variables entre sí. Pueden predecir
comportamientos, que se
verifican comparándolos con la
realidad.
 Los modelos se representan en
sistemas de caja negra o de caja
blanca.

Representación de modelos
Los modelos se representan en sistemas de caja negra o de caja blanca.

Sistemas de caja negra
Se representan como una caja en
la que no miramos su interior.
Solo se estudian sus entradas y
salidas de materia, energía e
información (es decir, sus
intercambios con el entorno).
Es muy importante marcar las
fronteras (aunque sean ficticias).
ANDA, ¡UN MODELO MENTAL!

Tipos de sistemas de caja negra
Abiertos: entradas y salidas de
materia y energía (ej. ciudad).
Cerrados: no hay intercambios
de materia, pero sí de energía
(ej. ecosistema).
Aislados: no hay intercambios de
materia ni de energía (ej. sistema
solar)

La energía en los sistemas
Cualquier modelo de caja negra que diseñemos habrá de cumplir los principios
termodinámicos que son los que determinan los intercambios de materia y energía.
https://www.youtube.com/watch?v=Bvfn6eUhUAc

Principios termodinámicos
1ªley de la termodinámica o de la
conservación de la energía: La
energía ni se crea ni se destruye,
solo se transforma.
Entradas de E = Salidas de E + Almacén de E

Principios termodinámicos
2ª ley de la termodinámica o de la
entropía (S):
Se llama entropía a la medida de la parte
de energía no utilizable contenida en un
sistema.
La 2ª ley establece que, en cada
transferencia, la energía se transforma y
suele pasar de una forma concentrada y
organizada a otra más dispersa y
desorganizada => La entropía siempre
aumenta.

Entropía
La entropía también es la
medida del desorden de un
sistema.
Mantener el orden requiere un
aporte continuo de energía,
pues la tendencia natural del
Universo es al aumento de la
entropía.

https://www.youtube.com/watch?v=LetmPf0XLBk

Los seres vivos y la entropía
Los seres vivos “nadan contra corriente”:
reducen su entropía interior gastando
energía (degradamos glúcidos) a costa
de aumentar la entropía del entorno
(expulsamos moléculas de poca energía:
CO2, H2O…). El calor es una forma de
energía muy dispersa.

Energía y sistemas de caja negra
CADENA ENERGÉTICA DE CONCENTRACIÓN DE LA ENERGÍA

Modelos de sistemas de caja blanca
Se representa como una caja
en la que observamos el interior
del sistema.

Modelos de sistemas de caja blanca
 Se trabaja con un diagrama
causal: marcamos las
variables y las relacionamos
con flechas y un signo (+ o -)
que indica el tipo de
relación.
 Las relaciones causales son
conexiones entre variables
(por ej.causa-efecto).
Pueden ser simples o
complejas.

Tipos de relaciones causales
Simples (flechas)
a) Directas: Al aumentar A,
también aumenta B.
Ej. lluvia y caudal de ríos.
b) Inversas: Al aumentar A,
disminuye B.
Ej. contaminación y vida.
c) Encadenadas: Se leen de 2 en
2. Se pueden simplificar.

Tipos de relaciones causales
Complejas (bucles)
Retroalimentación o feed-
back:
a) Positiva: Aumento
incontrolado o explosivo.
Ej. Población y tasa de
natalidad.
b) Negativa: Estabilizador u
homeostático.
Ej. Población y tasas de
natalidad y mortalidad.

Ejemplo de retroalimentación positiva
Si ponemos un micrófono frente a un altavoz que
reproduce el sonido proveniente de dicho micrófono,
escucharemos un fuerte pitido

EJEMPLOS PRÁCTICOS
ACTIVIDAD 1.2. – SUBIR LA RESPUESTA AL AULA VIRTUAL

Ejemplo práctico 1
Los incendios forestales constituyen un grave problema ambiental en
España. Cada verano desaparecen muchas ha de bosques y dejan el
suelo desprotegido y vulnerable a la erosión. Como consecuencia, se
pierde el agua que el suelo retenía y causa una sequía en la zona,
que la hace más susceptible a los incendios.
CUESTIÓN: Indica las seis variables del sistema tal y como está
explicado, diseña el diagrama causal correspondiente y explica el tipo
de bucle que se forma y sus consecuencias.
“Un incendio llama a otro incendio”

Ejemplo práctico 2
Cuando se intentan reducir los atascos construyendo más
carreteras, el número de personas que decide usar su vehículo
es mayor, lo que causa más atascos.
A) Realiza un modelo de caja blanca utilizando la dinámica de
sistemas. ¿Qué has obtenido? ¿Cuáles son sus
consecuencias?
B) Propón otros escenarios que eviten el problema de los
atascos y no impliquen la construcción de nuevas
carreteras.
Toda obra civil pronto se ve superada por las expectativas de su
uso. No importa el número de carriles que se coloquen ya
que nunca serán suficientes

Ejemplo práctico 3
El agua utilizada por un pueblo se emplea para uso doméstico,
para dar de beber al ganado y para regar los jardines. Esta
agua procede de un depósito que, a su vez, se abastece a
partir de un acuífero subterráneo cuya recarga depende de las
lluvias y cuyo nivel desciende durante las épocas de sequía.
a) Diseña el diagrama causal correspondiente al enunciado.
b) A partir del diagrama, propón una serie de medidas que
garanticen el abastecimiento de agua en este pueblo.
Situación de los acuíferos en España

https://www.youtube.com/watch?v=K4CK_vAbpJI

EN EL AULA VIRTUAL
SOLUCIÓN EJEMPLOS PRÁCTICOS

ACTIVIDAD 1.3. MAPA DE RELACIONES

EL SISTEMA TIERRA
Como Sistema de caja negra Como Sistema de caja blanca

La Tierra como caja negra
 Consideramos la Tierra como un sistema
cerrado del que entra y sale energía
pero no materia (despreciamos los
meteoritos)
 La energía que entra es como radiación
electromagnética solar
 La energía sale como radiación
reflejada y como radiación infrarroja
(calor)
 Se trata de un sistema estable con una
temperatura media de unos 15ºC

La Tierra como caja blanca
 Entendemos la Tierra como un sistema regulado por la
interacción de un conjunto de subsistemas terrestres:
ATMÓSFERA – HIDROSFERA – GEOSFERA – BIOSFERA

LA MÁQUINA CLIMÁTICA
 La máquina climática es un término referido a la Tierra
cuando se como un sistema de caja blanca, según el cual
se puede modelar mediante la interacción de distintos
factores, por ejemplo:
 El efecto invernadero y su incremento
 El efecto albedo
 Las nubes
 El polvo atmosférico
 Los volcanes
 La variación de la radiación solar incidente
 La influencia de la biosfera

Efecto invernadero (EI)  mantiene Tª cte a 15ºC
a) Efecto invernadero

Incremento del Efecto invernadero (EI)  Tª
 Vapor de agua
 Dióxido de carbono (CO2)
 Metano (CH4)
 Óxido nitroso (N2O)
Debido al incremento
desmesurado de
Gases Invernadero:

Efecto invernadero

Albedo  Tª
Porcentaje de radiación
solar reflejada por la
Tierra del total de la que
incide procedente del
sol
b) Albedo

Albedo (A)  Tª
Cuanto más se refleja,
mayor es el albedo y
más baja la
temperatura, al ir más
energía al espacio.

Efecto invernadero y Albedo

Polvo atmosférico  Albedo
El polvo que va a la
atmósfera viene de:
Los volcanes.
Impacto de meteoritos.
Incendios.
Contaminación del aire.
Explosiones nucleares.
 La luz del sol no puede atravesar la
capa de polvo y se refleja en el espacio,
por lo que aumenta el Albedo.
 Se origina enfriamiento del planeta, lo
que si fuera extrema daría lugar a que
no se realizara la fotosíntesis y a un
colapso en las cadenas alimentarias de
la vida.
 Es como un efecto opuesto al efecto
invernadero.
c) Polvo atmosférico

https://www.youtube.com/watch?v=OmYRPNkG0DM

Polvo atmosférico (P)  Albedo

Nubes bajas  reflejan parte de la
luz solar  Aumentan Albedo
Nubes altas  devolviendo a
la superficie la radiación
infrarroja  Aumentan Efecto
Invernadero
d) Nubes

Nubes (N): Doble efecto
Su acción
depende
de la altura
de las
nubes.
Nubes
altas
Nubes
bajas

Nubes altas 
devuelven a
la superficie la
radiación
infrarroja 
Aumentan
Efecto
invernadero
Nubes bajas
 reflejan la
luz solar 
Aumentan
Albedo
Entre
ambas
acciones se
produce un
equilibrio

Descenso de la temperatura, por
la cantidad de polvo atmosférico
que pueden inyectar a la
atmósfera.
Aumento de temperatura, por
aumento del efecto invernadero,
como consecuencia de las
emisiones de C02
e) Volcanes
Descenso de temperatura a corto
plazo y aumento a largo plazo.
Volcanes (N): Doble efecto
(Según emisiones)

El flujo de radiación solar no es constante, sino que sufre
variaciones cíclicas a lo largo del tiempo que afectan a la
cantidad de Energía que llega a la Tierra. Estas variaciones
se deben a varios factores:
 Excentricidad de la órbita terrestre.
 Inclinación del eje.
 Posición del perihelio
f) Variación de la radiación incidente

Excentricidad de la órbita terrestre (cambia cada 100.000 años).
Inclinación del eje (cambia cada 41.000 años).
Posición del perihelio (cambia cada 23.000 años).

Excentricidad de la órbita terrestre.
Cada 100.000 años, la trayectoria que describe la Tierra en torno al Sol
(movimiento de traslación) varía desde más circular a más elíptica.
Cuanto más alargada sea la elipse  Más corta será la estación cálida/fría

Posición del perihelio
El perihelio es el punto de la órbita terrestre más cercano
al Sol. El afelio es el punto más alejado
Actualmente, la Tierra está en el perihelio durante el verano del Hemisferio
Sur. Hace más calor en los veranos del perihelio que en los de afelio.

Radiación Incidente  Tª

Biosfera (B)  Tª
La Biosfera, gracias a la fotosíntesis, rebaja los niveles de CO2
atmosférico provocando una disminución del efecto invernadero,
por lo que se reduce la temperatura.
g) Influencia de la Biosfera

 Se reducen los niveles de CO2 atmosférico.
El CO2 se transforma en materia orgánica
(azúcares) y posteriormente queda
almacenado en los combustibles fósiles.
Entonces… si planto
árboles fijo CO2 y baja
la temperatura…

Biosfera (B)  Tª
Reduce los niveles de
CO2 y aumenta el
almacenamiento en
combustibles fósiles.

Biosfera (B)
 Reduce los niveles de CO2 atmosférico, los transforma en
materia orgánica y se almacenan en combustibles fósiles.
 Aumenta los niveles de O2 atmosférico (también gracias a
la fotosíntesis) y aumenta el nitrógeno atmosférico.
 Contribuye a la formación de la capa de ozono (O3)
El planeta Tierra y la vida han coevolucionado y se han influido
mutuamente, llegando a un equilibrio dinámico llamado Homeostasis.
¿Cómo ha influenciado la Biosfera sobre el planeta Tierra?

ACTIVIDAD 1.4. PRESENTACIÓN O MAPA CONCEPTUAL

Cuestión 1. Observa el diagrama y responde las siguientes
cuestiones:
a) Nombra los acontecimientos naturales que provocan un
aumento de temperatura.
b) Nombra los acontecimientos naturales que provocan una
disminución de temperatura.
c) ¿Por qué decimos que el clima se autorregula? Explícalo
con un ejemplo en concreto.
d) Explica las acciones humanas (Deforestación y
Combustión de fósiles) sobre la máquina climática.
e) ¿Por qué podemos afirmar que las actividades humanas
parecen llevar la contraria a la tendencia natural del
clima planetario?
ACTIVIDAD 1.5 – RESPONDE A LAS SIGUIENTES CUESTIONES

Efecto de Deforestación y Combustión

Cuestión 2. En la figura se representan las variaciones de la
temperatura media de la atmósfera en función de las
concentraciones de ciertos gases que han sido establecidas
mediane un modelo climático elaborado por un grupo de
expertos para el GARP (Programa Global de Investigación
Atmosférica). Según esta figura:
a) ¿Cuáles son los gases que aumentan el efecto
invernadero e incrementan la temperatura del planeta?
b) ¿Y el albedo?
c) Explica cómo afectaría a la temperatura media del
planeta el aumento de cada uno de ellos indicado en la
leyenda, teniendo presente que la temperatura media es
de unos 15ºC en la actualidad.
d) ¿Qué efectos diferentes producen las nubes? ¿cuál es el
resultado de la suma de ambos efectos para el clima
terrestre?

EN EL AULA VIRTUAL
SOLUCIÓN ACTIVIDAD 1.5.

LA HIPÓTESIS DE GAIA
https://www.youtube.com/watch?v=cD-fxn_DMgw

ACTIVIDAD 1.6 – LA HIPÓTESIS DE GAIA