Medi ambient: sistemes, models i recursos naturals

Medi ambient: conceptes bàsics

Medi ambient: conjunt de components físics, químics, biològics i socials capaços de causar efectes directes o indirectes, a curt o llarg termini, sobre els éssers vius i les activitats humanes. L'efecte dominant són les repercussions en cadena com a conseqüència d'alteracions difícilment previsibles. L'estudi del medi ambient és interdisciplinari, ja que abasta temes que han de ser vistos des dels punts de vista de diferents disciplines: ecologia, economia, sociologia.

Enfocament analític i sistèmic

Enfocament analític: aïlla el problema i el divideix en components més simples. No serveix per a problemes complexos on les parts interactuen.

Enfocament sistèmic: dona una visió d'conjunt sense parar-se en la part que genera les propietats emergents.

Sistema: conjunt de parts operatives relacionades, on unes parts actuen sobre les altres. Interessa considerar el comportament global, per això s'estudien amb un enfocament holístic. També es defineix com a part de l'univers que pot aïllar-se del reszt.

Model: versió simplificada de la realitat, que s'obvien detalls no rellevants.

Variable: aspecte de la realitat que podem mesurar.

Tipus de models

• Mentals: representació de la realitat que fem en la ment. No guardem la realitat perquè és molt complexa.
• Formals: aproximació precisa mitjançant equacions que associen les variables entre si. Poden predir comportaments que es verifiquen i es comproven en la realitat.

Sistemes: caixa negra i caixa blanca

Els sistemes es representen amb models de caixa negra o blanca.

Caixa negra: caixa en la qual no mirem dins, sinó que s'estudien les entrades i sortides de matèria, energia i informació. És molt important marcar les fronteres.

Tipus de sistemes:

• Obert: entrada i sortida de matèria i energia.
• Tancat: no intercanvia matèria però sí energia.
• Aïllat: no intercanvia ni matèria ni energia.

Han de complir els principis termodinàmics:

1. 1a llei de conservació de l'energia: l'energia ni es crea ni es destrueix.
2. 2a llei de l'entropia: l'entropia és la mesura de la part de l'energia no utilitzable d'un sistema. En cada transformació d'energia es perd qualitat.

Entropia: mesura del desordre d'un sistema. Mantenir l'ordre requereix un aport continu d'energia, ja que l'univers tendeix a augmentar l'entropia.

Caixa blanca: s'observa l'interior del sistema. Es fa un diagrama causal: marquem les variables i les relacionem amb fletxes i un signe que indica el tipus de relació.

Relacions causals

Les relacions causals són connexions entre variables, simples o complexes:

• Simples: directes (+A → +B), inverses (+A → −B), encadenades (s'han de llegir de dos en dos).
• Complexes: positives (augment incontrolat) i negatives (estabilitzadores).

Modelització d'un sistema

1. Formació d'un model mental: elecció de variables.
2. Disseny del diagrama causal: representació de la realitat amb fletxes i validació amb la realitat.
3. Construcció d'un model formal matemàtic.
4. Simulació de diferents escenaris variant paràmetres.

Models de regulació del clima terrestre

Caixa negra: la Terra és un sistema tancat: entra i surt energia solar, però no entra ni surt matèria. És un sistema en equilibri tèrmic. Temperatura mitjana: 15 °C.

Caixa blanca: interacció de variables entre subsistemes: atmosfera, hidrosfera, geosfera i biosfera. Per a la predicció meteorològica a curt termini s'estudia l'atmosfera. Per al canvi climàtic cal tenir en compte tota la biosfera. Per a la predicció a llarg termini s'utilitza tot el sistema.

Factors que afecten el clima

• Efecte hivernacle: l'augment de temperatura. Els gasos d'efecte hivernacle són transparents a la radiació visible, però per si mateixos absorbeixen la radiació infrarroja emesa per la Terra. Això manté la temperatura constant i és un problema quan n'hi ha massa.
• Efecte albedo: redueix la temperatura. Percentatge de radiació solar reflectida per la Terra respecte a la incident.
• Núvols: els baixos augmenten l'albedo i disminueixen la temperatura. Els alts augmenten l'efecte hivernacle i incrementen la temperatura.
• Pols atmosfèrica: efecte contrari a l'efecte hivernacle. La llum no travessa la pols i es reflecteix, per això augmenta l'albedo, disminueix la temperatura i la fotosíntesi.
• Volcans: la pols i el SO₂ formen una pantalla solar que disminueix la temperatura durant uns 2 anys. El CO₂ augmenta la temperatura per efecte hivernacle.
• Variació de la radiació solar incident: no és constant. Hi ha variacions graduals (avui el Sol dona més calor que abans) i periòdiques, els cicles astronòmics de Milankovitch (per l'excentricitat de l'òrbita terrestre, la inclinació de l'eix i la posició en el periheli), que causen les glaciacions.
• Biosfera: canvis en la composició de l'atmosfera per la fotosíntesi: disminució de CO₂, aparició d'O₂ a l'atmosfera, formació de la capa d'O₃ i augment de N₂.

Recursos naturals

Recurs natural: allò que la humanitat obté de la natura. Hi ha tres tipus:

• Renovable: no s'esgota.
• Potencialment renovable: es reposa a curt termini.
• No renovable: quantitat limitada.

Recurs: quantitat total que hi ha a la Terra.

Reserva: quantitat total d'un recurs l'explotació del qual és rendible, que varia segons la tecnologia disponible.

Impacte ambiental: modificació en la composició o condicions de l'entorn per l'acció humana que transforma el seu estat natural i danya la seva qualitat inicial.

Causes: canvis en l'ús del sòl, contaminació, alteracions de la biodiversitat, sobreexplotació i abandonament de les activitats humanes. Segons el sistema afectat, hi ha impacte sobre: aigua, atmosfera, flora i fauna, paisatge, sòl i relleu. Segons la seva extensió: local (contaminació atmosfèrica), regional (pluja àcida) i global (canvi climàtic).

Història de la relació humana amb la natura

1. Societat caçadora-recol·lectora: s'adapta a l'entorn sense modificar-lo gaire. Si s'esgoten els recursos, hi ha mort o emigració. El nombre de persones està limitat per la capacitat de càrrega del lloc. L'energia és tota d'origen solar: aliment i foc.
2. Societat agrícola-ramadera: sistema independent de la natura, amb major despesa d'energia que l'etapa anterior. Energia renovable, en equilibri dinàmic. Tecnologia: eines i més cultius.
3. Societat industrial: vida independent de la natura, amb malbaratament de recursos. La tecnologia necessita molta energia. Els combustibles fòssils es consumeixen més ràpidament del que es generen. Sistema no estacionari. Impactes: monocultius amb plaguicides, més deforestació, contaminació i erosió; hacinament de població en grans ciutats, cosa que dificulta l'aportació de recursos i el tractament de residus, i augmenta les malalties.

Crisi ambiental

El sistema econòmic depèn d'un sistema natural (la Terra i l'energia solar). Hem de tenir en compte les limitacions del sistema (recursos que prenem i residus que generem), perquè si no, es pot danyar el sistema ecològic, i això és un perill per al sistema econòmic.

Problemes: desigualtat entre països, contaminació dels recursos, velocitat de consum superior a la regeneració, sobrepesca i deforestació.

Alternatives a la crisi

• Explotació incontrolada: generació de riquesa per promoure el creixement econòmic sense considerar el deteriorament natural. Els fluxos d'entrada de recursos fòssils no són limitats. La seva extracció i ús produeixen contaminació i residus. Costos ocults: despesa ambiental que no es comptabilitza en el preu i danya el medi.
• Conservacionisme a ultrança: el deteriorament ambiental fa que a partir dels anys 60 sorgeixi el proteccionisme. La Conferència de l'ONU sobre el medi ambient del 1972 va abordar els problemes ambientals de forma global. Els països del Nord necessiten decidir el desenvolupament per evitar danys en l'entorn, i els del Sud necessiten desenvolupar-se per sortir de la pobresa.
• Desenvolupament sostenible: activitat econòmica que satisfà les necessitats de l'actual generació sense afectar les futures. Una societat sostenible controla el seu creixement econòmic i poblacional perquè no excedeixi la capacitat de càrrega del medi natural. A la Cimera de Río de 1992 es va establir l'estratègia per al desenvolupament sostenible.

Principis del desenvolupament sostenible

• Recol·lecció sostenible per als recursos renovables.
• Taxa de consum per als recursos no renovables.
• Taxa de consum igual o inferior a la taxa de regeneració i substitució.
• Tecnologies netes.
• Evitar impactes que causin danys irreversibles.
• Desenvolupament equitatiu: millor qualitat de vida.

Mesures de sostenibilitat

Indicadors ambientals: variables que informen sobre l'estat d'un problema ambiental i que es poden utilitzar per gestionar-lo. Són tres tipus:

• De pressió: activitat humana amb impacte.
• D'estat: mesura de la qualitat del medi.
• De resposta: esforços per pal·liar el dany.

Pèrdua de biodiversitat: P: taxa de desaparició d'hàbitats naturals; E: percentatge d'espècies extintes, índex planetari d'espècies vivents, nombre d'espècies introduïdes; R: legislació d'espècies protegides, establiment de plans de recuperació d'espècies en perill, inversió en conservació.

Indicador general d'impacte ambiental: P: superfície terrestre necessària per generar tots els recursos d'una població; E: índex d'empremta ecològica; R: mesures de protecció i d'estalvi de recursos.

Empremta ecològica: àrea necessària per produir tots els recursos que es consumeixen i assimilar els residus d'una població definida amb un nivell de vida específic.

Catàstrofes, desastres, calamitats i riscos

• Catàstrofe: ocorre el risc i té efecte sobre la població.
• Desastre: el grau de destrucció és tal que la societat afectada necessita ajuda externa.
• Calamitat: desastre que es prolonga.
• Risc: condició, procés o esdeveniment que pot causar danys personals, pèrdues econòmiques o danys al medi ambient.

Tipus de riscos

• Tecnològics i culturals: funcionament normal de màquines, ús de productes químics, errors humans, modes de vida perillosos.
• Naturals: causes naturals. Biològiques: paràsits, verins. Químiques: productes en aigua o aliments. Físiques: clima, geologia, cosmos.
• Mixtos: alteració de processos naturals per l'acció humana.

Conceptes de risc

• Perillositat: probabilitat que ocorri un fenomen dany en un lloc determinat en un interval de temps específic. Es valora per la severitat, el temps de retorn i la distribució geogràfica.
• Vulnerabilitat: grau de dany, pèrdues respecte al total exposat. Mesura la susceptibilitat davant danys.
• Exposició: total de persones i béns exposats. Pot augmentar per hacinament. Risc = P × V × E.

Planificació de riscos

• Predicció: anunciar amb anticipació amb mapes de risc amb dades històriques i colors segons la severitat.
• Prevenció: preparar-se amb anticipació amb mesures.
• Estructurals: construccions que modifiquen la geologia natural, que tracten de reduir la perillositat, la vulnerabilitat i l'exposició.
• No estructurals: ordenació del territori, protecció civil, educació per al risc, establiment d'assegurances i anàlisi cost/benefici.