INTRODUCCIÓN A LAS
INTRODUCCIÓN A LAS
CIENCIAS
CIENCIAS
MEDIOAMBIENTALES
MEDIOAMBIENTALES
CONCEPTO DE
CONCEPTO DE
MEDIOAMBIENTE Y DINÁMICA
MEDIOAMBIENTE Y DINÁMICA
DE SISTEMAS
Concepto de MedioAmbiente
Concepto de MedioAmbiente
Conferencia de Estocolmo 1972: “conjunto de
Conferencia de Estocolmo 1972: “conjunto de
elementos físicos, químicos, biológicos y sociales
elementos físicos, químicos, biológicos y sociales
capaces de causar efectos directos o indirectos, a
capaces de causar efectos directos o indirectos, a
corto o largo plazo, sobre los seres vivos y las
corto o largo plazo, sobre los seres vivos y las
actividades humanas”.
actividades humanas”.
Coloquio de Aix-en.-Provence 1972: “conjunto de
Coloquio de Aix-en.-Provence 1972: “conjunto de
Otros conceptos
Otros conceptos
Constitución Española: “conjunto de recursos
Constitución Española: “conjunto de recursos
naturales (aire, agua, suelo, fauna, flora) por cuya
naturales (aire, agua, suelo, fauna, flora) por cuya
utilización deben velar los poderes públicos,
utilización deben velar los poderes públicos,
incluyendo, además, a la relación que el hombre
incluyendo, además, a la relación que el hombre
establece con dichos elementos”.
establece con dichos elementos”.
Directiva Comunidad Europea 85/5/377 (1985) “es el
Directiva Comunidad Europea 85/5/377 (1985) “es el
sistema constituido por el hombre, la fauna y la flora;
sistema constituido por el hombre, la fauna y la flora;
el suelo, el aire, el clima, y el paisaje; las
el suelo, el aire, el clima, y el paisaje; las
interacciones entre los factores citados, los bienes
interacciones entre los factores citados, los bienes
+ Conceptos de MA
+ Conceptos de MA
María Novo 1986: “es el sistema constituido por los
María Novo 1986: “es el sistema constituido por los
factores naturales, culturales y sociales, relacionados
factores naturales, culturales y sociales, relacionados
entre sí, que condicionan la vida del hombre a la vez
entre sí, que condicionan la vida del hombre a la vez
que constantemente son modificados y condicionados
que constantemente son modificados y condicionados
por él”.
por él”.
Albert Sasson: “es una compleja red de factores
Albert Sasson: “es una compleja red de factores
Diferentes puntos de vista de MA
Diferentes puntos de vista de MA
1. Punto de vista económico.
El medio ambiente es una fuente de recursos naturales, un soporte de actividades productivas y un receptor de desechos y residuos.
2. Punto de vista administrativo operativo.
Sistema constituido por el hombre, la flora, la fauna, el suelo, el aire, el agua, el clima, el paisaje, los bienes materiales, el patrimonio cultural y las interacciones entre todos estos factores.
3. Punto de vista ecológico .
Reduccionismo y holismo.
Reduccionismo y holismo.
El estudio del m.a. es interdisciplinar (
El estudio del m.a. es interdisciplinar (
Intervienen disciplinas Intervienen disciplinastan diferentes como: Ecología, Economía, Sociología, Derecho, Biología, tan diferentes como: Ecología, Economía, Sociología, Derecho, Biología,
Geología, Física, Química, Matemáticas, Ingeniería, Arquitectura, Medicina y Geología, Física, Química, Matemáticas, Ingeniería, Arquitectura, Medicina y Geografía...)
Geografía...)
por lo que necesita un enfoque de conjunto
por lo que necesita un enfoque de conjunto
(holístico, global), pero aprovechando la visión
(holístico, global), pero aprovechando la visión
reduccionista del método científico, que divide
reduccionista del método científico, que divide
nuestro objeto de estudio en componentes simples,
nuestro objeto de estudio en componentes simples,
Sistemas
Sistemas
(del griego sistema = conjunto o reunión)
Conjunto de partes operativamente interrelacionadas,
Conjunto de partes operativamente interrelacionadas,
es decir, en el que unas partes actúan sobre otras y del
es decir, en el que unas partes actúan sobre otras y del
que interesa fundamentalmente el comportamiento
que interesa fundamentalmente el comportamiento
global. Ejemplos: un ser vivo, una fábrica, en
global. Ejemplos: un ser vivo, una fábrica, en
instituto, las entidades educativas, una familia, un
instituto, las entidades educativas, una familia, un
ecosistema, un bosque, el medioambiente.
ecosistema, un bosque, el medioambiente.
Para estudiarlos utilizamos la dinámica de sistemas
Para estudiarlos utilizamos la dinámica de sistemas
(Jay Forrester), que consiste en observar y analizar
(Jay Forrester), que consiste en observar y analizar
las relaciones e interacciones existentes entre las
las relaciones e interacciones existentes entre las
partes de nuestro objeto de estudio, recurriendo al uso
partes de nuestro objeto de estudio, recurriendo al uso
CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS:
1. Están formados por elementos.
2. Cada elemento tiene una función específica en el sistema y se relaciona con los demás elementos.
3. Los elementos interaccionan para desempeñar una o varias funciones, superiores a la suma de las partes, que reciben el nombre de propiedades emergentes. (Sinergia)
4. 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.
Esta forma de análisis mediante sistemas permite estudiar fenómenos de distinta complejidad desde el funcionamiento de una célula hasta el planeta Tierra
Los límites del sistema
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.
Según los intercambios de materia y energía pueden diferenciarse dos tipos de sistemas: abierto y cerrado.
•Sistemas abiertos: Son aquellos que intercambian materia y energía con el exterior. Todos los sistemas biológicos son sistemas abiertos, para mantenerse vivo el sistema debe tomar energía y materia del exterior, también debe liberar energía (calor) que se genera en los procesos químicos como la respiración.
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.
Sistemas aislados:
La representación de los sistemas.
La representación de los sistemas.
LOS MODELOS
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 permiten ver de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas.
MODELOS MENTALES
MODELOS MENTALES
Lo que guardamos en nuestra mente no es
Lo que guardamos en nuestra mente no es
la realidad, sino sus modelos mentales.
la realidad, sino sus modelos mentales.
Nos sirven para guiarnos por el mundo y
Nos sirven para guiarnos por el mundo y
nuestras acciones responden a nuestros
nuestras acciones responden a nuestros
modelos.
Para que resulten útiles en investigación, los modelos deben cumplir unas determinadas condiciones:
1.Han de ser menos complicados y de más fácil manejo que las situaciones reales.
2.Deben representar la realidad con la mayor fidelidad posible y al mismo tiempo han de ser manejables.
Así un modelo muy simplificado se aleja de la realidad, pero se acerca a la generalidad y es de fácil manejo; por el contrario, un modelo muy preciso se encuentra muy próximo a la realidad concreta, pero su utilización puede resultar compleja.
MODELOS FÍSICOS
MODELOS FÍSICOS
: estáticos y
: estáticos y
dinámicos
dinámicos
Modelos estáticos. Sus relaciones no dependen del comportamiento del sistema, sólo analiza su estructura. Por ejemplo, una fórmula en la que se equiparan la altura y el diámetro de un árbol con su volumen.
Modelar un sistema
Modelar un sistema
Formación de un modelo mental. Definición del
Formación de un modelo mental. Definición del
problema/sistema de estudio.
problema/sistema de estudio.
Conceptualización (hipótesis).
Conceptualización (hipótesis).
Elaboración de un modelo formal.
Elaboración de un modelo formal.
Diseño de un diagrama causal. Simulación de
Diseño de un diagrama causal. Simulación de
escenarios.
escenarios.
Formalización (matemáticas).
Formalización (matemáticas).
Simulación
Simulación
Sistemas con modelos caja negra
Sistemas con modelos caja negra
Sistema en el que no queremos mirar en su interior. Sólo nos interesan la entradas y Sistema en el que no queremos mirar en su interior. Sólo nos interesan la entradas y salidas dee materia, energía e información, es decir, sus interacciones con el entorno.
salidas dee materia, energía e información, es decir, sus interacciones con el entorno.
La energía en los sistemas
La energía en los sistemas
Los modelos caja cumplen las leyes de la
Los modelos caja cumplen las leyes de la
termodinámica:
termodinámica:
Primera: ley de conservación de la energía. l
Primera: ley de conservación de la energía. l
a energía ni se
a energía ni se
crea ni se destruye, solo se transforma. En cualquier
crea ni se destruye, solo se transforma. En cualquier
sistema la energía que entra será igual a la energía
sistema la energía que entra será igual a la energía
almacenada más la energía que sale.
almacenada más la energía que sale.
Segunda: en cada transferencia , la energía se transforma y
Segunda: en cada transferencia , la energía se transforma y
suele pasar de una forma más concentrada y organizada a
suele pasar de una forma más concentrada y organizada a
otra más dispersa y desorganizada. En consecuencia,
otra más dispersa y desorganizada. En consecuencia,
aumenta la entropía (magnitud que mide la parte no
aumenta la entropía (magnitud que mide la parte no
utilizable de la energía contenida en un sistema.
utilizable de la energía contenida en un sistema.
Esta
Esta
energía se disipa en forma de calor y no puede utilizarse
energía se disipa en forma de calor y no puede utilizarse
Entropía
Entropía
Asociada al orden existente en un sistema. Cuanto
Asociada al orden existente en un sistema. Cuanto
mayor orden exista, más concentrada estará la energía y
mayor orden exista, más concentrada estará la energía y
más baja será la entropía. Por el contrario, a mayor
más baja será la entropía. Por el contrario, a mayor
entropía, más desorden y la energía estará más dispersa.
entropía, más desorden y la energía estará más dispersa.
El mantenimiento del orden necesita de un aporte de
El mantenimiento del orden necesita de un aporte de
energía. El universo tiendo a una alta entropía, al
energía. El universo tiendo a una alta entropía, al
desorden. Los seres vivos son sistemas ordenados,
desorden. Los seres vivos son sistemas ordenados,
mantienen baja la entropía interior, gastando energía y
mantienen baja la entropía interior, gastando energía y
SISTEMA
E saliente
E entrante = E almacenada + E saliente
Energía almacenada
Sistema abierto: un ser vivo.
Sistema abierto: un ser vivo.
Sistemas con modelos caja blanca
Sistemas con modelos caja blanca
Podemos observar las partes (variables) que lo
Podemos observar las partes (variables) que lo
componen y unirlas con flechas que las
componen y unirlas con flechas que las
relacionen entre sí, representando sus
relacionen entre sí, representando sus
interacciones. Se forma así un diagrama
interacciones. Se forma así un diagrama
causal.
Relaciones causales
Relaciones causales
Conexiones causa-efecto de cualquier otro tipo entre
Conexiones causa-efecto de cualquier otro tipo entre
variables. Pueden ser simples o complejas.
variables. Pueden ser simples o complejas.
Simples: influencia de un elemento sobre otro.
Simples: influencia de un elemento sobre otro.
Directas (+): las dos variables se mueven en el mismo sentido. Si A
Directas (+): las dos variables se mueven en el mismo sentido. Si A
aumenta, B aumenta. Si A disminuye, B disminuye.
aumenta, B aumenta. Si A disminuye, B disminuye.
Inversas (-): las dos variables se mueven en sentido contrario. A
Inversas (-): las dos variables se mueven en sentido contrario. A
aumenta, B disminuye, o viceversa.
aumenta, B disminuye, o viceversa.
Encadenadas: una serie de variables unidas mediante
Encadenadas: una serie de variables unidas mediante
Ejemplos de diagramas
Ejemplos de diagramas
Relaciones causales
Relaciones causales
Complejas: realimentación. Una relación que se
Complejas: realimentación. Una relación que se
cierra sobre sí misma.
cierra sobre sí misma.
Positiva: la causa aumenta el efecto y el efecto aumenta
Positiva: la causa aumenta el efecto y el efecto aumenta
la causa. Se trata de un incremento desbocado. En
la causa. Se trata de un incremento desbocado. En
cadenas cerradas son un número par de relaciones
cadenas cerradas son un número par de relaciones
negativas. Signo + en el centro de la relación.
negativas. Signo + en el centro de la relación.
Desestabilizan los sistemas. Crecimiento exponencial.
Desestabilizan los sistemas. Crecimiento exponencial.
Negativa u homeostático: al aumentar la causa aumenta
Negativa u homeostático: al aumentar la causa aumenta
Realiza un diagrama causal con las siguientes
Realiza un diagrama causal con las siguientes
variables:
variables:
Lluvia
Lluvia
Pastos
Pastos
Contaminación
Contaminación
Agua
Agua
Vacas
Vacas
Modelos de regulación del
Modelos de regulación del
clima terrestre
clima terrestre
Modelo de caja negra: sistema cerrado, entra y sale energía, no
Modelo de caja negra: sistema cerrado, entra y sale energía, no
materia.
materia.
Modelo de caja blanca: la máquina climática. Interaccionan
Modelo de caja blanca: la máquina climática. Interaccionan
los subsistemas terrestres: atmósfera, hidrosfera, geosfera y
los subsistemas terrestres: atmósfera, hidrosfera, geosfera y
biosfera
(también:
criosfera,
econosfera,
sociosfera,
biosfera
(también:
criosfera,
econosfera,
sociosfera,
La Tierra como sistema caja
La Tierra como sistema caja
negra
La Tierra como sistema caja
La Tierra como sistema caja
blanca
El efecto invernadero
El efecto invernadero
Se origina en los primeros 12 kms. por la
Se origina en los primeros 12 kms. por la
presencia de gases como el vapor de agua,
presencia de gases como el vapor de agua,
dióxido de carbono, metano y N
dióxido de carbono, metano y N
22O
O
principalmente. Permiten de la temperatura
principalmente. Permiten de la temperatura
media terrestre se mantenga entorno a 15ºC.
media terrestre se mantenga entorno a 15ºC.
La cantidad de calor atrapado dependerá de la
La cantidad de calor atrapado dependerá de la
concentración de esos gases.
El efecto albedo
El efecto albedo
Porcentaje de la radiación solar reflejada por la
Porcentaje de la radiación solar reflejada por la
Tierra del total que incide procedente del Sol.
Tierra del total que incide procedente del Sol.
Varía en función del color de la superficie
Varía en función del color de la superficie
terrestre. Cuanto más clara sea, mayor
terrestre. Cuanto más clara sea, mayor
cantidad de luz reflejada, mayor el albedo y
cantidad de luz reflejada, mayor el albedo y
menor la temperatura.
Las nubes
Las nubes
Por una parte incrementan el albedo.
Por una parte incrementan el albedo.
Por otra, devuelven a la superficie terrestre
Por otra, devuelven a la superficie terrestre
radiación infrarroja, incrementando el efecto
radiación infrarroja, incrementando el efecto
invernadero.
invernadero.
El tipo de bucle dependerá de la altura a la que
El tipo de bucle dependerá de la altura a la que
se encuentre la nube: si es baja aumentará el
se encuentre la nube: si es baja aumentará el
albedo; si es alta, aumentará el efecto
albedo; si es alta, aumentará el efecto
invernadero.
Polvo atmosférico
Polvo atmosférico
El polvo atmosférico de diverso origen
El polvo atmosférico de diverso origen
(volcanes, incendios, meteoritos,
(volcanes, incendios, meteoritos,
contaminación, etc) no deja atravesar la
contaminación, etc) no deja atravesar la
radiación solar, reflejándola hacia el espacio,
radiación solar, reflejándola hacia el espacio,
lo que contribuye al enfriamiento del planeta.
Volcanes
Volcanes
Al igual que las nubes ejercen un doble papel
Al igual que las nubes ejercen un doble papel
en función de los productos emitidos y la
en función de los productos emitidos y la
altura alcanzada por estos.
altura alcanzada por estos.
Descenso de la temperatura por la emisión de SO
Descenso de la temperatura por la emisión de SO
2
2
y la altura alcanzada. A mayor altura más tiempo
y la altura alcanzada. A mayor altura más tiempo
de permanencia (2 años) y mayor el descenso de
de permanencia (2 años) y mayor el descenso de
las temperaturas.
las temperaturas.
Aumento de la temperatura, por aumento del
Aumento de la temperatura, por aumento del
Variaciones de la radiación solar
Variaciones de la radiación solar
La radiación solar ha sufrido variaciones
La radiación solar ha sufrido variaciones
importantes a lo largo de los tiempos.
importantes a lo largo de los tiempos.
Estas variaciones podemos clasificarlas en:
Estas variaciones podemos clasificarlas en:
Graduales: nuestra estrella no ha emitido siempre la misma cantidad de
Graduales: nuestra estrella no ha emitido siempre la misma cantidad de
energía. A medida que el Sol se va degradando se va desprendiendo
energía. A medida que el Sol se va degradando se va desprendiendo
más calor. Se calcula que, antes de la aparición de la vida en la Tierra,
más calor. Se calcula que, antes de la aparición de la vida en la Tierra,
la temperatura del Sol debió de ser aproximadamente un 30% menor
la temperatura del Sol debió de ser aproximadamente un 30% menor
que la actual.
Variaciones de la radiación solar
Variaciones de la radiación solar
Periódicas: ciclos de Milankovitch, que se deben a:
Periódicas: ciclos de Milankovitch, que se deben a:
La excentricidad de la órbita terrestre en su movimiento de
La excentricidad de la órbita terrestre en su movimiento de
traslación varía de más circular a más elíptica, aproximadamente
traslación varía de más circular a más elíptica, aproximadamente
cada 100.000 años. Cuanto más alargada sea la elipse, más corta
cada 100.000 años. Cuanto más alargada sea la elipse, más corta
será la estación cálida.
La inclinación del eje terrestre
La inclinación del eje terrestre
(oblicuidad) cada 41.000 años. El ángulo
(oblicuidad) cada 41.000 años. El ángulo
de inclinación del eje de rotación terrestre
de inclinación del eje de rotación terrestre
respecto a la perpendicular al plano de
respecto a la perpendicular al plano de
traslación (eclíptica) forma un ángulo de
traslación (eclíptica) forma un ángulo de
23º 27’ en la actualidad. Este ángulo
23º 27’ en la actualidad. Este ángulo
determina las diferencias de duración
determina las diferencias de duración
día/noche y la existencia de las estaciones.
día/noche y la existencia de las estaciones.
Con un eje vertical sería de 12h y no habría
Con un eje vertical sería de 12h y no habría
estaciones.
estaciones.
Variaciones de la radiación solar
La posición del eje de la tierra en el perihelio.
La posición del eje de la tierra en el perihelio.
En astronomía se denomina
En astronomía se denomina
año platónico
año platónico
,
,
gran
gran
año
año
o
o
ciclo equinocial
ciclo equinocial
al período que tarda la
al período que tarda la
precesión de la Tierra en dar una vuelta completa:
precesión de la Tierra en dar una vuelta completa:
dura 25776. Se trata del giro completo del eje de
dura 25776. Se trata del giro completo del eje de
rotación de la Tierra en torno al actual Polo Norte
rotación de la Tierra en torno al actual Polo Norte
de la eclíptica. Hará más calor en los veranos del
de la eclíptica. Hará más calor en los veranos del
perihelio que en los del afelio. Así mismo los
perihelio que en los del afelio. Así mismo los
inviernos del afelio serán mucho más fríos que los
inviernos del afelio serán mucho más fríos que los
del perihelio como ocurre actualmente en el
del perihelio como ocurre actualmente en el
hemisferio Sur. No obstante el clima es más suave
hemisferio Sur. No obstante el clima es más suave
de lo esperado por estar constituido
de lo esperado por estar constituido
mayoritariamente por océanos.
mayoritariamente por océanos.
Variaciones de la radiación solar
La biosfera
La biosfera
Según la hipótesis Gaia, la Tierra es un
Según la hipótesis Gaia, la Tierra es un
sistema homeostático, que regula su
sistema homeostático, que regula su
temperatura debido a las interacciones entre
temperatura debido a las interacciones entre
los diferentes subsistemas que lo componen.
los diferentes subsistemas que lo componen.
La biosfera desempeña un papel fundamental
La biosfera desempeña un papel fundamental
porque rebaja los niveles de CO
porque rebaja los niveles de CO
22y por tanto
y por tanto
reduce la temperatura.
Variación de la composición
Variación de la composición
atmosférica
Cambios en la composición de
Cambios en la composición de
atmósfera y el clima debidos a la
atmósfera y el clima debidos a la
fotosíntesis
fotosíntesis
Reducción de los niveles de CO2 en la atmósfera
Reducción de los niveles de CO2 en la atmósfera
(menor efecto invernadero).
(menor efecto invernadero).
Aparición del oxígeno atmosférico (organismos
Aparición del oxígeno atmosférico (organismos
aerobios).
aerobios).
