Medio ambiente y sistemas: reduccionismo, holismo y regulación del clima terrestre

Medio ambiente y sistemas

Medio ambiente: conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales causantes de efectos, directos o indirectos, sobre los seres vivos y las actividades humanas. Cualquier intervención en el medio natural arrastra las repercusiones en cadena: efecto dominó.

Enfoques de estudio

Reduccionismo: el enfoque reduccionista consiste en dividir nuestro tema de estudio en sus partes más simples y observarlas por separado. Se utiliza en el método científico.

Holismo: estudia la globalidad y las relaciones entre sus partes sin pasar por los detalles.

Sistemas y dinámica de sistemas

Sistema: conjunto en el que algunas partes actúan sobre otras y del que interesa sobre todo el comportamiento global.

Dinámica de sistemas: observar y analizar las relaciones e interacciones que hay entre las partes de nuestro objeto de estudio.

Caja negra

Caja negra: se representa como si fuera una caja dentro de la cual nos fijamos solo en sus entradas y salidas de materia, energía e información, es decir, en sus intercambios con el entorno. El primer paso es marcar sus límites para aislarlo del resto de la realidad. Después se señalan las entradas y salidas.

Tipos:

• Abiertos: se producen entradas y salidas de energía y materia. Ej.: ciudad.
• Cerrados: no hay intercambios de materia, pero sí de energía. Ej.: Tierra.
• Aislados: no hay intercambio ni de materia ni de energía. Ej.: sistema solar.

La energía en los sistemas

1.ª ley de la termodinámica: conservación de la energía. La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Ello implica que, en todo sistema que se modela, la energía que entra será igual a la energía almacenada dentro del sistema más la que salga de él.

2.ª ley: entropía: magnitud termodinámica que mide la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema.

Caja blanca

Caja blanca: es el interior del sistema. Hay que marcar las variables que lo componen y unirlas con flechas que las relacionen entre sí.

Relaciones causales

Relaciones causales: son las conexiones causa-efecto u otro tipo de correlación entre las variables.

• Simples: representan la influencia de un elemento sobre otro y pueden ser directas, inversas o encadenadas.
• Complejas: realimentación. Son las acciones de un elemento sobre otro que implican que este último actúe sobre el primero. Se conocen como bucles de realimentación y pueden ser:
  • Positiva: la causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa. Se indica con el signo +.
  • Negativa: al aumentar la causa aumenta el efecto y, al aumentar el efecto, disminuye la causa. Estabilizan los sistemas.

Modelos de regulación del clima terrestre

La Tierra como sistema caja negra: es un sistema cerrado donde sale y entra energía pero no materia. La energía que sale como radiación reflejada y la que entra es radiación electromagnética solar.

La Tierra como sistema caja blanca: la maquinaria climática regula el clima y esta forma se produce por la interacción de la atmósfera, hidrosfera, geosfera y biosfera.

Efecto invernadero

Efecto invernadero: se forma por gases transparentes a la radiación del Sol que, al impedir la mayoría de las radiaciones infrarrojas, las retienen en la Tierra, aumentando la temperatura de la atmósfera. El incremento del efecto invernadero es un gran aumento de los gases de efecto invernadero. Provoca un excesivo calentamiento de la atmósfera por la deforestación o la quema de combustibles fósiles.

Efecto albedo

Efecto albedo: es el porcentaje de radiación solar reflejada por la Tierra del total de la que incide del Sol. Las nubes incrementan el albedo y devuelven a la superficie terrestre radiación infrarroja, aumentando el efecto invernadero. Si la temperatura baja, aumenta el albedo y, si sube, el efecto invernadero.

Otros factores del clima

• Polvo atmosférico: la luz solar no puede atravesar la capa de polvo atmosférico y se refleja hacia el espacio. Al incidir una menor radiación solar, se enfría la planta y, si es nula, podría llegar a cesar la fotosíntesis.
• Volcanes: provocan descenso de temperatura (si se mantiene en la atmósfera mucho polvo o SO₂) y aumento de temperatura (por aumento del efecto invernadero debido a las emisiones de CO₂).
• Variaciones de la radiación solar incidente:
  • Periódicas: variaciones cíclicas de la temperatura terrestre debidas a los ciclos astronómicos de Milankovitch. Es el principal factor de las glaciaciones. Estos ciclos se deben a la excentricidad de la órbita terrestre, a la inclinación del eje y a la posición en el perihelio.
  • Variaciones graduales: el Sol no ha emitido siempre la misma cantidad de luz, según la ley de entropía.

Influencia de la biosfera

1. Reducción del CO₂ en la atmósfera.
2. Aparición del oxígeno atmosférico: permitió la aparición de la capa de ozono y el aumento del nitrógeno atmosférico.

Biomasa: cantidad de materia orgánica que forman los seres vivos.