Conceptos Clave de Sistemas, Termodinámica y Efectos Ambientales

Conceptos Fundamentales de Sistemas

¿Qué es un Sistema?

Un sistema es un conjunto de partes operativamente interrelacionadas donde unas partes actúan sobre otras. Lo que interesa es el comportamiento global. De las interacciones entre las partes surgen propiedades emergentes, que están ausentes en el estudio de las partes por separado.

Dinámica de Sistemas

La dinámica de sistemas se basa en observar y analizar las relaciones e interacciones existentes entre las partes de un objeto de estudio, utilizando modelos.

Modelos

Un modelo no es la realidad; es una simplificación de esta y solo es aplicable para lo que fue formulado. Existen modelos formales, que son modelos matemáticos que usan aproximaciones. Representan la realidad de forma concreta y precisa, y se pueden verificar comparándolos con la realidad.

Tipos de Sistemas (Caja Negra)

• Abiertos: Hay entradas y salidas de energía (ej: ciudades).
• Cerrados: No hay intercambios de materia, pero sí de energía (ej: una charca).
• Aislados: No existe intercambio ni de materia ni de energía (ej: el sistema solar, teóricamente).

Tipos de Sistemas (Caja Blanca)

En los sistemas de caja blanca, primero se identifican las variables que lo componen y se unen con flechas, representando las interacciones. Cada variable se considera un subsistema del sistema inicial, formando un diagrama causal.

Energía en los Sistemas: Leyes de la Termodinámica

1. Conservación de la Energía: La energía que entra es igual a la energía almacenada más la energía saliente.
2. Entropía: Es la incapacidad de hacer un trabajo. Mayor entropía implica más desorden, y menor entropía implica más orden.

Relaciones Causa-Efecto

Simples

A influye sobre B, pero B no influye sobre A.

• Directas: La influencia es en el mismo sentido (+).
• Inversas: La influencia es en sentido contrario (-).

Encadenadas

Se determina el signo contando el número de relaciones negativas: par (+) o impar (-).

Complejas

Un elemento influye sobre otro en una relación causal que se cierra sobre sí misma. Esto da lugar a la realimentación.

• Realimentación Positiva: La causa aumenta el efecto, y el efecto aumenta la causa. Ocurre en cadenas cerradas con un número par de relaciones negativas.
• Realimentación Negativa: Al aumentar A, aumenta B, pero al aumentar B, disminuye A. Ocurre en cadenas cerradas con un número impar de relaciones negativas.

Límite de Carga y Curva Logística

Cuando una población alcanza un potencial biótico elevado, se enfrenta a una limitación de recursos (alimentos, espacio), que son finitos. Esto incrementa las defunciones hasta igualar los nacimientos. Se alcanza el límite de carga, y la representación gráfica forma una curva logística.

Fenómenos Ambientales

Efecto Invernadero

Fenómeno por el cual determinados gases, componentes de una atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar. Un aumento de estos gases incrementa la temperatura (+ gases → + temperatura).

Albedo

Cuanto más clara es una superficie, mayor cantidad de luz refleja y mayor es su albedo. Un mayor albedo disminuye la temperatura (superficies con hielo → + albedo → - temperatura → + superficies con hielo: bucle positivo).

Perihelio y Afelio

• Perihelio: Punto de la órbita terrestre en el que la Tierra se encuentra a menor distancia del Sol.
• Afelio: Punto de la órbita terrestre en el que la Tierra se encuentra más alejada del Sol.

Biomasa

Cantidad de materia orgánica que constituye los seres vivos. Es una forma de almacenamiento en la que el CO₂ permanece encerrado hasta que la materia orgánica se descompone y el CO₂ vuelve a la atmósfera.

Nubes

Tienen una doble acción: incrementan el albedo reflejando parte de la radiación solar y devuelven a la superficie terrestre radiación infrarroja, incrementando el efecto invernadero. El efecto predominante depende de la temperatura: si es baja, aumenta el albedo; si es alta, predomina el efecto invernadero.

Polvo Atmosférico

Producido por emisiones volcánicas, incendios, etc. Permanece en suspensión durante años, impidiendo que los rayos del sol atraviesen la capa de polvo. Esto origina un enfriamiento del planeta, una reducción de la fotosíntesis y un colapso de las cadenas alimentarias (+ polvo atmosférico → + albedo).

Volcanes

Tienen un doble efecto:

1. Descenso de la temperatura (más duradero y acusado a mayor altitud de las emisiones).
2. Aumento de la temperatura (debido al incremento del efecto invernadero por las emisiones de CO₂, más duradero que el primero).