Conceptos Fundamentales de Sistemas, Modelos y Sostenibilidad Ambiental

Modelos

Los modelos son representaciones simplificadas de la realidad que nos ayudan a explicarla y a entender lo que en ella acontece. Los modelos permiten someter a prueba las hipótesis planteadas. Si no son válidas, el modelo se debe rehacer, pues no explica adecuadamente la realidad.

Tipos de Modelos

• Mentales

  : Representaciones que hacemos en nuestra mente de la realidad, para simplificarla y desenvolvernos más fácilmente en ella.

• Formales

  : Representaciones que realizamos utilizando un lenguaje concreto y preciso. Se emplea el lenguaje matemático, en forma de ecuaciones.

• Caja Negra

  : Solo consideran las variables de entrada y salida, sin importar cómo se transforman en otras, ni las relaciones entre los elementos.

• Caja Blanca

  : Considera las entradas y las salidas, los elementos que lo constituyen y las relaciones e intercambios que se dan entre ellos.

Teoría de Sistemas

La Teoría de Sistemas es una forma científica de analizar y estudiar la realidad de modo sistemático y desde una perspectiva globalizadora, mediante el diseño de modelos que prestan especial atención a las relaciones que se establecen entre los elementos del sistema considerado.

Sistema

Un Sistema es un conjunto de elementos que se interrelacionan y actúan sobre otros armónicamente, que mantienen su identidad a lo largo del tiempo incluso en entornos cambiantes y que muestran un comportamiento global orientado hacia un objetivo determinado.

Propiedades Emergentes

Las Propiedades Emergentes son características de los sistemas complejos y surgen como resultado de la dinámica del sistema, y no pueden explicarse a partir de las propiedades particulares de cada elemento por separado.

Componentes de un Sistema

Estructurales

Son aquellos que determinan la organización espacial del sistema.

• Frontera

  : Es el límite real o imaginario que separa un sistema de su entorno; debe considerarse más como una zona de intercambio que como una barrera infranqueable.

• Elementos

  : Son los constituyentes que se definen y caracterizan por ser cuantificables. Por ejemplo, los depósitos, donde se almacenan las reservas de componentes como los sedimentos o troncos.

• Red de Interacciones

  : Conjunto de relaciones que se dan entre componentes y depósitos del sistema para favorecer los intercambios de materia, energía o información.

Funcionales

Son los procesos que desarrollan los componentes estructurales.

• Flujos

  : Muestran la circulación de materia, energía o información y suelen representarse mediante flechas.

• Válvulas

  : Elementos que intervienen regulando los flujos que pasan a través de ellos, transformando la información que reciben.

• Bucles de Retroalimentación

  : Son relaciones circulares que intervienen en la autorregulación del sistema.

Reduccionismo

El Reduccionismo es un método analítico que intenta descomponer el objeto de estudio en sus partes componentes y comprender cada una por separado.

Holismo

El Holismo es un método de estudio caracterizado por su enfoque sintético, es decir, tratar de estudiar la totalidad de un sistema, integrando un gran conjunto de variables y las relaciones que mantienen entre ellas.

Tipos de Sistema

• Según la Esencia

  • Reales

    : Presuponen una existencia independiente del observador.

  • Ideales

    : Son simbólicos y no tienen existencia física real.

  • Modelo

    : Son representaciones de la realidad en las cuales se combinan conceptos y las características de los objetos que constituyen el sistema.

• Origen

  • Naturales

    : No dependen ni están influidos por las personas.

  • Artificiales

    : Son creados por las personas o influidos por su actividad.

• Punto de Vista Termodinámico

  • Aislados

    : No intercambian materia ni energía con el entorno.

  • Cerrados

    : Pueden intercambiar energía, pero no materia.

  • Abiertos

    : Intercambian tanto materia como energía con su entorno.

Relaciones Causales

Las relaciones causales pueden ser:

• Simples

  : Son unidireccionales, de modo que una variable afecta a la otra. Y pueden ser:

  • Directas

    : Cuando las dos variables se comportan del mismo modo.

  • Inversas

    : Variables implicadas se comportan de comportamiento inverso.

  • Encadenadas

    : Aquellas constituidas por una serie de variables relacionadas según su secuencia lineal.

• Complejas

  : Son bidireccionales, es decir, las variables implicadas se influyen mutuamente. Solo pueden darse en cadenas de relaciones circulares y se denominan bucles de retroalimentación. Según el efecto global que produzcan pueden ser:

  • Positivos

    : Caracterizados porque la modificación de una variable en cierto sentido produce el mismo efecto en otra con la cual se relaciona y esta modifica a la primera en el mismo sentido.

  • Negativos

    : Caracterizados porque la modificación de una variable en cierto sentido produce el mismo efecto en otra con la cual se relaciona, y esta modifica a la primera en el sentido opuesto. El comportamiento global del conjunto es una disminución del efecto.

En un sistema que contenga bucles de retroalimentación de ambos tipos, los negativos tienden a controlar a los positivos, pues limitan el aumento sin fin derivado de los bucles positivos, que no podría mantenerse indefinidamente en el tiempo. Así se autorregula el sistema.

La Regulación de la Temperatura en el Sistema Tierra

Parámetros que intervienen en la regulación:

• Radiación Solar

  : Es la forma principal de energía que llega a la Tierra. Esta no es constante y ha ido aumentando con el tiempo:

  • La Excentricidad de la Órbita Terrestre

    : Cambia en un ciclo de 100.000 años; cuanto más alargada sea la elipse, menos radiación llega a la Tierra.

  • La Inclinación del Eje de Rotación

    : Cambia en un ciclo de 41.000 años.

  • La Posición en el Perihelio

    : El punto de la órbita más cercano al Sol, cambia según un ciclo de 23.000 años.

• Efecto Invernadero

  : Consiste en la retención de las radiaciones infrarrojas emitidas por la Tierra por parte de ciertos gases. Como consecuencia, se establece el efecto invernadero natural, que mantiene la temperatura en unos 15ºC.

• Albedo

  : Porcentaje de radiación solar reflejada al espacio con respecto al total que llega del Sol.

• Nubes

  : Actúan tanto reflejando parte de la radiación solar hacia el espacio como devolviendo a la superficie terrestre parte de la radiación que emiten. Si las nubes están a baja altura, predomina la reflexión hacia el espacio; y si están altas, predomina el retorno a la superficie terrestre.

• Polvo Atmosférico

  : Compuesto por partículas sólidas y pequeñas gotas, aumenta la cantidad de radiación reflejada hacia el espacio.

• Volcanes

  : Emiten diversas sustancias que causan distintos efectos. Las cenizas y el SO2 aumentan la cantidad de radiación solar reflejada; en cambio, el dióxido de carbono aumenta el efecto invernadero.

• Biosfera

  : Interviene en la regulación de los equilibrios gaseosos. La fotosíntesis consume dióxido de carbono y produce oxígeno, y los organismos heterótrofos consumen oxígeno y liberan dióxido de carbono.

• Humanidad

  : Altera los equilibrios naturales del sistema Tierra como consecuencia de su actividad, como la deforestación o el uso de combustibles.

Los Recursos Naturales

Es cualquier bien o servicio que las personas obtenemos de la Tierra y que necesitamos para satisfacer nuestras necesidades, sean estas físicas, fisiológicas, culturales o socioeconómicas. Los recursos naturales permiten el desarrollo de las sociedades humanas. Estos pueden ser:

• Renovables

  : Pueden usarse indefinidamente porque se regeneran continuamente y no hay posibilidad de agotamiento (luz, olas).

• No Renovables

  : Se encuentran en una cantidad limitada en la Tierra y se consumen a mayor ritmo que se producen.

• Potencialmente Renovables

  : Se reponen en un tiempo relativamente corto, lo que permite que en teoría estén disponibles continuamente.

Residuo

Un residuo es cualquier materia obtenida en un proceso de fabricación, tratamiento, consumo o limpieza que se abandona al no poder utilizarse nuevamente.

Clasificación

• De Origen Primario

  : Derivados de las actividades económicas del sector primario.

• De Origen Secundario

  : Procedentes de actividades de transformación industrial.

• De Origen Terciario

  : Son los residuos sólidos urbanos, aguas residuales y los desperdicios sanitarios.

Impactos

Un impacto es cualquier efecto sobre el medio ambiente causado por la actuación del ser humano. Pueden ser positivos, aunque la mayor parte son negativos. Los impactos pueden ser globales, regionales o locales, y las causas que los originan son:

• Cambios en el uso del suelo.
• Sobreexplotación de recursos.
• Abandono de actividades.
• Cambios de biodiversidad.
• Contaminación.