Tema1
Tema1
El MEDIO AMBIENTE
CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE
“ El conjunto de todas las fuerzas o condiciones externas,
incluyendo
factoresfísico-químicos, climáticos y bióticos,
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
vivientes y las actividades humanas”. El medio
ambiente es un sistema formado por elementos
naturales y artificiales que están interrelacionados y
que son modificados por la acción humana. Se trata del
entorno que condiciona la forma de vida de la sociedad
y que incluye valores naturales, sociales y culturales
CIENCIAS DE LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
Ciencia de síntesis, multidisciplinar, que utiliza conceptos e información de: - Ciencias de la Naturaleza: Ecología, Biología, Química, Geología.
- Ciencias Sociales y Humanidades: Economía, Política, Ética, Sociología.
Sus objetivos son:
1. Entender de forma global las relaciones que existen entre los diversos componentes del sistema Tierra.
2. Conocer como afectan los sistemas de apoyo (medio ambiente) a la vida en la Tierra, a nosotros mismos y a otras formas de vida.
3. Proponer y evaluar soluciones de cara a los problemas medioambientales que padecemos.
ENFOQUE METODOLÓGICO
REDUCCIONISTA
Consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en sus
componentes más simples y observarlos por separado
HOLISTA
Método sintético que trata de estudiar el todo o la globalidad y las
relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Permite poner
SISTEMA
Conjunto de partes operativamente interrelacionadas y del que interesa considerar fundamentalmente su comportamiento global. De las interrelaciones entre sus partes y del comportamiento global surgen las propiedades emergentes.
•
Están formados por elementos
•
Cada elemento tiene una función específica en el sistema y
se relaciona con los demás elementos.
•
Los elementos interaccionan para desempeñar una o varias
funciones, superiores a la suma de las partes que recibe el
nombre de propiedades emergentes (sinergia)
•
Los sistemas no están aislados, hasta ellos llegan energía y
materia necesarias para su funcionamiento. Además
reciben información del exterior del sistema que
desencadena su actividad.
•
Los sistemas también producen materia y emiten energía e
información, como resultado de la función que
desempeñan.
TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS (TGS)
La Teoría de Sistemas Dinámicos o Dinámica de Sistemas se basa en observar y analizar las relaciones e interrelaciones entre las partes de nuestro objeto de estudio recurriendo al uso de modelos.
Sin rechazar el enfoque reduccionista, que puede enriquecer el conocimiento del conjunto al estudiar detalladamente cada uno de sus componentes, el enfoque holístico es el adecuado para estudiar los sistemas complejos en los que el todo es más que la suma de las partes
USO DE MODELOS
Para el estudio de la dinámica de sistemas se utilizan modelos, es decir: versiones simplificadas de la realidad.
Para diseñar un modelo hay que hacer simplificaciones de la realidad eliminando detalles no significativos para nuestro estudio.
MODELOS MENTALES
Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino sus modelos mentales.
MODELOS FORMALES
Son modelos matemáticos que también son
aproximaciones a la realidad. Utilizan
ecuaciones
que
asocian las variables.
La relación entre presas y depredadores expresada de
forma gráfica tiene la siguiente forma:
MODELOS DE SISTEMAS DE CAJA NEGRA
Un modelos de caja negra se representa como si fuera una
caja dentro de la cual no queremos mirar y solo nos
TIPOS DE MODELOS DE CAJA NEGRA
Abiertos
: En ellos se producen entradas y salidas de
materia y energía.
Cerrados
. No hay intercambios de materia, pero SI de
energía.
Si miramos el interior de un sistema, adoptamos un
enfoque de caja blanca.
Hay que marcar las
variables
que lo componen y unirlas
con
flechas
que representan las interacciones.
DIAGRAMAS CAUSALES
Relaciones simples:
Relaciones en las que la variable A influye en la variable B pero no a la inversa. Las relaciones simples pueden ser:
Encadenadas:
cuando hay varias variables unidas.
Inversas
:Si aumenta A disminuye B o si disminuye A aumenta B
Relaciones complejas
Son aquellas en que una variable
influye sobre otra u otras que, a
su vez, influyen sobre la
primera. El resultado es un
conjunto
de
relaciones
encadenadas en círculo, que
recibe el nombre de bucle de
retroalimentación,
Retroalimentación positiva: Se produce cuando la
variación de una variable en un sentido (aumento o
disminución) produce un cambio de otra u otras
variables en el mismo sentido (aumento o disminución
respectivamente) y éstas a su vez influyen de la misma
manera sobre la primera. La causa aumenta el efecto y
el efecto aumenta la causa o viceversa (disminución).
La retroalimentación (+) desequilibra el sistema al
amplificar sus efectos.
Retroalimentación negativa: Se produce cuando la variación
de una variable en un sentido (aumento o disminución)
produce un cambio de otra u otras variables en el mismo
sentido y éstas a su vez, influyen sobre la primera en
DINÁMICA POBLACIONAL
La variación temporal de la población depende de:
•N = tamaño de la población.
•t = tiempo.
•na = número de nacimientos.
•m = número de muertes.
•r = potencial biótico (propia de cada especie)
N1 = N0 + N0·na = N0·(1 + na)
N1 = N0·(1 + na - m)
r = na - m
N1 = N0·(1 + r)
N2 = N1 (1 + r) = N0 (1 + r) (1 + r) = N0 (1 + r)2
Nt = N0 (1 + r)t
Si la natalidad supera a la mortalidad, r será mayor que 0 y la población tiende a crecer. En estas condiciones y si no existen limitaciones de otro tipo, la población crece de
r < 0 la población se extingue
r > 0 la población crece exponencialmente
Ecuación logística de crecimiento poblacional
• Es un modelo más realista.
• Se asume que en el ecosistema existe una capacidad
de carga K.
Capacidad de carga K
representa el
número máximo de individuos que el
ecosistema puede soportar.
Tasa intrínseca de crecimiento r:
su
valor máximo es el potencial biótico de
esa población
Resistencia ambiental
:
conjunto de
factores que impiden que una población
alcance su potencial biótico:
• Factores externos: bióticos (depredadores, parásitos, competidores), abióticos
(cambios clima, catástrofes, escasez alimentos agua etc.)
Para las presas (x):
1. La velocidad con que varía la población de presas
x
es proporcional a la
población existente en el momento t.
2. La velocidad con que varía la población de presas
x
es proporcional al número
de encuentros con los predadores
y
.
Para los predadores (
y
):
1. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de
predadores (
y
) en el momento t.
2. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de
encuentros presa (
x
) predador (
y
), v.g. Proporcional tanto a la población de
presas como de predadores en el momento t.
Puede verse que:
1. En ausencia de depredadores, la
presa crece en forma exponencial.
2. En ausencia de presas, los
depredadores se extinguen en
forma exponencial.
xo
yo
MODELO DEPREDADOR-PRESA
3. La interacción de depredadores y presas modula la
CÓMO MODELAR UN SISTEMA
1. Formación de un modelo mental: observación minuciosa del comportamiento de un fenómeno en la realidad . Formulación de hipótesis y elección de
variables.
2. Diseño de un diagrama causal que relacione las variables y se compara con la realidad.
3. Elaboración de un modelo formal o matemático a partir del diagrama causal. 4. Simulación de diferentes escenarios. Simular es estudiar el comportamiento
futuro de un sistema a partir de unas condiciones iniciales predeterminadas. 5. Un escenario es el conjunto de condiciones, circunstancias o parámetros
iniciales de los que se parte en una simulación. Generalmente se llama
LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA
En un enfoque de caja negra, la Tierra es un sistema
cerrado en el que entra y sale energía pero no materia.
Desde un punto de vista térmico es un sistema en
LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA
El Efecto Invernadero
El Efecto Albedo
Porcentaje de la radiación solar reflejada por la tierra, del total de
energía solar que recibe.
Esta magnitud fue introducida por el astrónomo estadounidense W.
C. Bond.
Se mide con un número comprendido entre 0 y 1, después de
haberse establecido que 0 es el albedo de un cuerpo que no refleja
luz ninguna y 1 es el albedo de un cuerpo que refleja toda la luz
incidente.
En el caso de un suelo iluminado, se tienen los siguientes valores:
•suelo árido 10%
•arena seca 20%
•bosque verde 10-20%
•nieve fresca 80%-95%.
Las nubes
Doble acción:
Aumentan el albedo.
Incrementan el efecto invernadero.
Polvo atmosférico
Provocado por:
Emisiones volcánicas
Meteoritos
Volcanes
Producen un doble efecto en función de los productos emitidos y la altura
alcanzada.
Descenso de la Temperatura
Descenso de la Temperatura: emisión de gran cantidad de polvo o abundante SO2 (reacciona con el agua dando lugar a H2SO4 que actúan como pantalla solar).
El descenso de las temperaturas será más acusado y de mayor duración cuanto mayor altitud alcancen las emisiones ya que su permanencia en la atmósfera será más larga.
Aumento de la Temperatura
Aumento de la Temperatura: por aumento del efecto invernadero (emisión de CO2)
Este efecto no se hace evidente hasta que no desaparece el primero pero es más duradero.
Variaciones periódicas
:
Variaciones cíclicas de la temperatura terrestre (ciclos
astronómicos de Milankovitch)
Excentricidad Inclinación Predecesión
Variaciones graduales
:
Excentricidad
:
La trayectoria de la Tierra alrededor del Sol cambia de más elíptica a más circular a lo largo de unos 100.000 años (cuanto más alargada más corta será la estación cálida).
Inclinación del eje
:
El ángulo de rotación terrestre oscila cada 41.000 años modificando las variaciones entre el día y la noche y entre las estaciones.
La posición del perihelio
:
La posición en el perihelio (punto de la órbita terrestre más cercana al sol) varía a lo largo de 25.800 años .
•Los veranos son más calurosos en el perihelio que en el efelio.
HIPÓTESIS GAIA (Lovelock)
Considera la Tierra como un sistema homeostático cuya temperatura se
autorregula por la interacción entre los subsistemas que lo componen (la biosfera tiene un papel fundamental)
El planeta Tierra y la vida han coevolucionado y se han influido
mutuamente.
El planeta tiene capacidad de control más allá de los mecanismos
químicos.
La génesis de GAIA ocurrió cuando se buscaban indicadores
de vida en otros planetas.
El equilibrio químico de la atmósfera de un planeta debe
poseer un índice muy alto de entropía (desorden).
La existencia de una atmósfera con una entropía baja, en la
que hay demasiado metano, o demasiado oxígeno, o
cualquier otro ordenamiento químico anómalo, es un
indicador de la presencia de vida.
La vida la que altera el equilibrio químico y lo ordena.
Al comienzo de la historia de la Tierra la concentración de CO2 era muy
elevada (efecto invernadero acusado). Temperaturas semejantes a las actuales aunque la energía del Sol era menor.
Reducción de CO2 e incremento de la energía del Sol se por lo que no se
produjo un cambio significativo en la temperatura de la superficie terrestre.
Aparición de organismos fotosintéticos
Fijación del CO2 atmosférico en materia orgánica
Acumulación en forma de combustibles fósiles
Aparición del oxígeno atmosférico
Formación de la capa de ozono
Aumento del nitrógeno atmosférico
