Conceptos Fundamentales: Medio Ambiente y Dinámica de Sistemas

Definición de Medio Ambiente

• Conjunto de componentes capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas. (Estocolmo, 1972)
• Conjunto de componentes ligados que interaccionan.

La Tierra como Sistema Complejo

La Tierra es un sistema complejo y dinámico, con una historia muy larga (más de 4.500 millones de años) y que está formado por 4 subsistemas principales que interaccionan entre sí:

• BIOSFERA: Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los seres vivos.
• ATMÓSFERA: Envoltura de gases que rodea la Tierra.
• HIDROSFERA: Es la capa de agua que hay en la Tierra en sus diferentes formas: subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida.
• GEOSFERA: Es la capa sólida de la Tierra, la más voluminosa y con los materiales más densos.

Todos estos subsistemas son fuente de recursos, producen riesgos y pueden, en ocasiones, dar lugar a impactos.

Enfoques de Sistemas

• El enfoque reduccionista o analítico aísla el problema: lo divide en componentes más simples (el método científico). No es adecuado 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).

Un sistema es un conjunto de partes interrelacionadas de forma tal que un cambio en una de ellas afecta a todo el conjunto; interesa considerar fundamentalmente el comportamiento global.

• Es posible definir sus límites (subjetivo) y reconocer intercambios con su medio (flujos de entrada y de salida).

Modelos de Sistemas de Caja Negra

• Un modelo de caja negra se representa como si fuera una caja dentro de la cual no queremos mirar y solo nos fijamos en sus entradas y salidas de materia, energía e información.
• Es muy importante marcar las fronteras (aunque sean ficticias).

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 sí de energía.
• Aislados: No hay intercambio de materia ni de energía.

La Tierra como Sistema de Caja Negra

La Tierra es un sistema cerrado:

• Entra y sale energía: entra energía solar (visible) y sale energía reflejada (infrarrojos).
• No entra ni sale materia: (los meteoritos son despreciables en comparación).
• La Tierra es un sistema en equilibrio térmico. Su temperatura media es de 15º C.

Modelos de Sistemas de Caja Blanca

• 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 y un signo (+ o -) que indica el tipo de relación.

La Tierra como Sistema de Caja Blanca

Es la interacción de varios subsistemas: atmósfera, hidrosfera, geosfera, biosfera y criosfera.

• Para predicciones meteorológicas a corto plazo (horas, días) se estudia la atmósfera: presión, humedad relativa, temperatura y vientos.
• Para cambios climáticos (1-10 años) se estudian la atmósfera, la hidrosfera y la geosfera.
• Para predicciones a largo plazo (10-100 años) se añaden la biosfera y la criosfera.

Diagramas Causales

Relaciones Simples

• Directas o positivas: Si aumenta A causa un aumento de B. Recíprocamente, si disminuye A, disminuye B. Ej. lluvia y caudal de ríos.
• Inversas o negativas: Si aumenta A disminuye B o si disminuye A aumenta B. Ej. contaminación y vida.
• Encadenadas: Cuando hay varias variables unidas.

Factores que Influyen en la Dinámica del Sistema Tierra

1. El Efecto Invernadero

• Los gases de efecto invernadero (H₂O, CO₂, CH₄ y N₂O) son transparentes a la radiación visible, pero sí absorben la radiación infrarroja emitida por la Tierra. Mantienen la temperatura constante sobre los 15º C de media.
• Se convierten en un problema cuando aumenta mucho su cantidad, haciendo que aumente la temperatura del planeta.

2. El Efecto Albedo

• Porcentaje de la radiación solar reflejada por la Tierra, del total de energía solar que recibe.

3. Las Nubes

• Doble acción:
  • Aumentan el albedo.
  • Incrementan el efecto invernadero.
• Su acción depende de la altura de las nubes.

4. Polvo Atmosférico

• Provocado por:
  • Emisiones volcánicas.
  • Meteoritos.
  • Contaminación atmosférica.

5. Volcanes

• También pueden provocar un doble efecto:
  • Descenso de la temperatura: Al inyectar polvo.
  • Aumento de la temperatura: Por las emisiones de CO₂.

6. Variaciones de la Radiación Solar

• Excentricidad de la órbita.
• Inclinación del eje.
• Posición del perihelio (punto de la órbita de menor distancia al Sol).

7. Influencia de la Biosfera

• Reducción de los niveles de CO₂: transformación en materia orgánica y almacenaje en combustibles fósiles.
• Aparición de O₂ atmosférico.
• Formación de la capa de ozono.
• Aumento del nitrógeno atmosférico.

Hipótesis Gaia

• 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.
• Se comporta como un ente vivo.