Comprensión de los Sistemas: Tipos, Modelos y Enfoque Holístico

Sistemas

Un sistema, del griego systema (conjunto), es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones.

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. Este límite puede ser real (como la membrana de una célula) o ficticio (como el límite de una charca o un encinar).

Tipos de Sistemas

Según el intercambio de materia y energía, existen dos tipos principales de sistemas:

• Sistemas Abiertos: Intercambian materia y energía con el exterior. Todos los sistemas biológicos son sistemas abiertos. Para mantenerse vivos, deben tomar energía y materia del exterior y liberar energía (calor) generada en procesos químicos como la respiración.
  Ejemplo: Una planta toma materia a través de sus raíces y energía lumínica del sol para realizar la fotosíntesis. Libera materia en forma de gases (durante la respiración y la fotosíntesis) y energía calorífica (durante la respiración). Una planta está formada por células cuyas propiedades emergentes le permiten cumplir las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Otros ejemplos incluyen bosques, peceras, ríos y ciudades. Una ciudad recibe energía y materia prima, y libera energía en forma de calor y materiales como desechos y productos manufacturados.
• Sistemas Cerrados: Intercambian energía con el exterior, pero no materia, la cual reciclan.
  Ejemplo: Un ordenador recibe energía eléctrica y emite energía calorífica y lumínica, pero su materia permanece constante. El planeta Tierra se considera un sistema que recibe energía solar (electromagnética) y emite energía en forma de calor (infrarroja), con un intercambio de materia mínimo (despreciando la masa de los meteoritos). Si se considera la masa de los meteoritos, sería un sistema abierto.
• Sistemas Aislados: No intercambian ni materia ni energía con su entorno. Son teóricos y se utilizan para simplificar el estudio de macrosistemas (como el Sistema Solar).

Análisis de Sistemas

• Reduccionista o Analítico: Divide el objeto de estudio en sus componentes más simples para observarlos y estudiarlos por separado. Es útil en diversas disciplinas, pero insuficiente para las ciencias de la Tierra.
• Holístico o Sintético: Estudia la globalidad y las relaciones entre las partes sin detenerse en los detalles. Revela las propiedades emergentes, resultantes del comportamiento global y las relaciones entre los componentes.

Modelos

Un modelo es una representación simplificada de la realidad para facilitar su comprensión y estudio. Permite visualizar las variables y sus relaciones. Se utilizan dibujos, esquemas o expresiones matemáticas. Los modelos deben ser menos complejos que la realidad, pero representarla con la mayor fidelidad posible.

Tipos de Modelos

• Modelos Estáticos: Analizan la estructura del sistema, sin considerar su comportamiento. Ejemplo: una fórmula que relaciona la altura y el diámetro de un árbol con su volumen.
• Modelos Dinámicos: Describen el funcionamiento de los componentes mediante ecuaciones. Son más realistas que los estáticos. Ejemplo: el modelo depredador-presa.
• Modelos de Caja Negra: Se centran en las entradas y salidas de energía, materia e información, sin considerar los elementos internos ni sus interacciones. Ejemplo: la Tierra como un sistema donde entra energía electromagnética (luz) y sale energía infrarroja (calor), con entrada de materia a través de meteoritos. Es un sistema abierto que autorregula su temperatura, permitiendo la existencia de agua líquida y vida.
• Modelos de Caja Blanca o Transparente: Estudian las entradas y salidas, así como los elementos del sistema y sus interacciones. Se identifican las variables y se relacionan con flechas. Es importante incluir solo las variables esenciales para mantener la claridad.