Sistema de caja blanca para una pecera

-El medio ambiente como el conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos, sociales y culturales capaces de causar efectos directos o indirectos en un plazo corto o largo sobre los seres vivos y las actividades humanas.

Físicos

El relieve, la temperatura y la presencia de agua son los principales factores físicos que determinan las carácterísticas ambientales. -

Químicos:

La salinidad, el pH del agua, la concentración del oxígeno y dióxido de carbono, etc. Que favorecen o impiden el desarrollo de determinados seres vivos.

- Biológicos

Los seres vivos establecen distintos tipos de relaciones entre ellos principalmente de tipo alimentario. La supervivencia de una especie depende de los seres vivos de los que se alimenta. -

Sociales y culturales:

Este grupo de factores es exclusivo de la especie humana. La forma de vida de los seres humanos influye tanto sobre las personas como sobre los otros seres vivos que les rodean. Por ejemplo, el asentamiento de núcleos urbanos en zonas antiguamente rurales implica cambios en las actividades humanas y en los hábitos de vida que condicionan también a la vegetación y la fauna.

Interdisciplinariedad de las Ciencias Ambientales:

Como vemos en la definición los problemas ambientales son complejos y en ellos intervienen muchos factores, por lo que no pueden ser abordados desde una sola ciencia, sino con una visión multidisciplinar. Biología, geología, física y química y otras ciencias son imprescindibles para su estudio, pero también lo son la economía, el derecho, la religión, la ética, la política y otras ciencias sociales. En la problemática ambiental va a ser muy frecuente no encontrar soluciones únicas a los problemas. A veces habrá un abanico de soluciones y en otras ocasiones no habrá ninguna clara y habrá que elegir la que mejor se adapte a las circunstancias en las que nos encontramos. Sería un grave error estudiar las ciencias ambientales como si fueran un conjunto de recetas claras a unos problemas perfectamente definidos. Son, más bien, una oportunidad de discutir, consensuar y probar diferentes soluciones y formas de enfrentarse con el problema, después de conocer bien todos los hechos que afectan al problema que estemos analizando.

-Un sistema (del griego sistema = conjunto o reuníón) es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones. Lo que interesa del sistema es fundamentalmente el comportamiento global que viene definido por unas propiedades del conjunto denominadas propiedades emergentes.

Reduccionista o analítico

Consisten dividir el objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos y estudiarlos por separado. Es insuficiente para abordar los estudios de las ciencias de La Tierra, aunque es útil para muchas disciplinas científicas.

Holístico o sintético

Estudia el todo o la globalidad y las relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Pone de manifiesto las propiedades emergentes de los sistemas, resultantes del comportamiento global y de las relaciones de los componentes.

-Los sistemas suelen representarse mediante modelos. Un modelo es una representación simplificada de la realidad, que se elabora para facilitar su comprensión y estudio, que permiten ver de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas. Estas representaciones se hacen mediante dibujos, esquemas o expresiones matemáticas.

Modelos mentales:

Lo que guardamos en nuestra mente no es la realidad, sino nuestro modelo mental. Cada persona posee sus modelos mentales que pueden ser iguales, parecidos o muy diferentes, por eso nos resulta a veces muy difícil comunicarnos con personas con ideas y opiniones muy distintas a las nuestras.

Modelos formales:

estáticos y dinámicos Son modelos matemáticos que representan aproximaciones de la realidad y, al igual que el método científico, si coincide con las predicciones podremos afirmar como máximo que se ajusta a la realidad y por el momento es el modelo que mejor la explica.

Modelo de caja negra

Si nos fijamos sólo en las entradas y salidas de energía, materia, e información en el sistema, y no en sus elementos ni en las interacciones que se establecen entre ellos. Por tanto, no interesan los elementos del sistema ni sus interacciones. Utilizando la tierra como un sistema de caja negra, podemos considerarla como un sistema en el que entra y sale energía, la energía que entra es radiación electromagnética (luz, etc.) y la energía que sale es radiación infrarroja (calor) procedente de la superficie terrestre. La materia que entra procedente de un meteorito. Se trata de un sistema abierto que autorregula su temperatura, manteniendo una media de unos 15º C, lo cual permite la existencia de agua líquida y por tanto de vida.

Modelo de caja blanca o transparente: Si estudiamos no sólo las entrada y las salidas del sistema, sino también los elementos del sistema y sus interacciones. Lo primero que hay que hacer es marcar las variables que lo componen y unirlas con flechas que las relacionen entres sí, al diseñar un modelo debemos tener cuidado de incluir solamente las variaciones que sean

estrictamente necesarias, ya que si aumenta mucho su número, se pierde claridad debido al complejo de entramado de las flechas que unen variables. Si analizamos la Tierra como un sistema de caja blanca, al ser un sistema complejo, cuando se elabora un modelo lo consideramos formado por la interacción de 4 subsistemas:

Atmósfera:

capa más externa del planeta en estado gaseoso. .

Hidrosfera:

capa discontinua de agua que envuelve la superficie sólida del planeta. Comprende fundamentalmente el agua líquida, continental y oceánica, y el hielo glacial, aunque una pequeña cantidad forma parte de al atmósfera y de los seres vivos. .

Geosfera

De estructura rocosa. Es el sistema terrestre de mayor volumen, para nosotros presenta especial interés sólo su parte más externa o litosfera. .

Biosfera:

sistema constituido por todos los seres vivos que habitan la Tierra y que ocupa la parte inferior de la atmósfera, la parte superior de la litosfera y una parte de la hidrosfera.

La interacción entre todos estos sistemas terrestres da como resultado la regulación del clima.

CAJA NEGRA:

-Sistemas abiertos: Son aquellos que intercambian materia y energía con el exterior.

-Sistemas cerrados: Son los que sólo intercambian energía con el exterior, no intercambian materia, sino que la reciclan.

-Sistemas aislados: Son aquellos que no intercambian ni materia, ni energía con su entorno.

ENERGÍA DE SISTEMAS

Cualquier sistema tiene que cumplir los principios de la termodinámica:

Primer principio: Conservación de la energía: la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. En cualquier sistema la energía que entra será igual a la energía almacenada más la energía que sale.

  Segundo principio: La entropía. La 2ª ley de la termodinámica dice que cualquier sistema tiende espontáneamente a un estado de máximo desorden. La entropía es una medida del desorden de un sistema. En los sistemas vivos, la biosfera o el sistema Tierra que poseen un orden elevado la entropía es baja yla del entorno.

la energía está más concentrada. Por el contrario, en sistemas desordenados la energía está muy dispersa y la entropía es elevada. Esta energía se disipa en forma de calor y no puede utilizarse para realizar trabajo. Ej: Los seres vivos mantienen su organización y su elevada complejidad degradando azúcares en la respiración, con lo que expulsan al entorno desorden (entropía) y calor (energía). Son sistemas abiertos que rebajan su entropía y mantienen su organización y complejidad aumentando la del entorno.

Relaciones simples: Son aquellas en que una variable A del sistema, influye sobre otra B, pero no a la inversa:directas,inversas o encadenadas.

Relaciones complejas: Son aquellas en que una variable influye sobre otra u otras que, a su vez, influyen sobre la primera. El resultado es un conjunto de relaciones encadenadas en círculo, que recibe el nombre de bucle de retroalimentación, realimentación o feedback:realimentación positiva o negativa.

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE:



-LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA NEGRA Se considera como un modelo de sistema cerrado en el que entra y sale energía pero no materia (se desprecia la cantidad que puede llegar con los meteoritos).

 • La energía entrante es radiación electromagnética (luz solar visible mayoritariamente)

• La energía que sale es radiación reflejada y radiación infrarroja (calor)

• La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vista térmico (temperatura en torno a 15ºC)

-LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA:La máquina climática es el sistema que regula el clima planetario y está formada por un conjunto de subsistemas terrestres que interaccionan entre sí: Atmósfera (A) Hidrosfera (H) Geosfera (G) Biosfera (B) y Criosfera (C)

El clima terrestre S (clima) = A U H U B U G U C, es decir el clima es el resultado de la interacción o acoplamiento de los subsistemas. El símbolo U representa esa

interacción. Dependiendo de cuál sea el objetivo se incluyen más o menos subsistemas:

 • Para hacer predicciones meteorológicas a muy corto plazo (horas o días) se considera S = A

• Para predicciones de cambios de clima más lentos (1-10 años), S = A U H U G

• Para predicciones a largo plazo (10 a100 años), S = A U H U G U B U C • Las predicciones a mayor plazo (miles o millones de años) son complicadas porque incluyen desigual distribución de tierras y mares y variaciones de la órbita terrestre.

-EFECTO INVERNADERO Y SU INCREMENTO: Se origina en los primeros 12 km de altura aproximadamente. Gases causantes: vapor de agua, dióxido de carbono, metano y óxido nitroso principalmente que devuelven a la Tierra parte de las radiaciones infrarrojas emitidas por ella. Mantiene la temperatura del planeta en torno a 15ºC permitiendo la existencia del agua líquida y con ello la vida. Se encuentra asociado a ciclos naturales (ciclo del agua, ciclo del carbono). Si aumenta el efecto invernadero, aumenta la temperatura.

Si aumentan los gases de efecto invernadero por efecto de la contaminación se produce un aumento de temperatura que tiene como consecuencia el calentamiento global.

EL EFECTO ALBEDO Porcentaje de radiación solar reflejada por la Tierra del total de luz incidente. Varía en función del color de las superficies (máxima en hielos y desiertos). El albedo medio de La Tierra es del 30%, es decir, entra en La Tierra el 70% de la radiación solar y se refleja el 30%. Si aumenta la superficie helada o desértica, disminuye la temperatura del planeta.

NUBES Doble acción: 1. Incrementan el albedo, con lo que disminuyen la temperatura cuando se sitúan en capas bajas 2. Aumentan el efecto invernadero, con lo que aumentan la temperatura cuando se sitúan en capas altas.

POLVO ATMOSFÉRICO Procede de erupciones volcánicas, meteoritos, incendios, contaminación o explosiones nucleares y permanece durante años en la atmósfera. Refleja la luz del Sol, produciendo un oscurecimiento global, aumento del albedo y un

enfriamiento progresivo, con parón de la fotosíntesis y colapso de las cadenas alimentarias (efecto invernadero invertido). 

-VOLCANES Y ERUPCIONES VOLCÁNICAS Doble efecto: 1. Descenso de la temperatura: Por la emisión de partículas, polvo y SO2, producen una pantalla que impide la entrada de luz y por tanto un enfriamiento a corto plazo. 2. Aumento de la temperatura: El polvo atmosférico, las emisiones de CO2 y el vapor de agua, contribuyen a aumentar el efecto invernadero con un calentamiento a largo plazo más duradero

-VARIACIONES DE RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE Existen variaciones periódicas o cíclicas (ciclos astronómicos de Milankovitch) que afectan a la cantidad de radiación y a la zona de la Tierra que la recibe y que dependen de: 1. Excentricidad de la órbita terrestre determinará la duración de la época cálida.

 2. La inclinación del eje terrestre determina la duración de los ciclos día/noche y la existencia de las estaciones.

3. La posición del perihelio (punto de la órbita más cercano al Sol) que marca la dureza del clima durante

el invierno y el verano También existen variaciones graduales, de modo que el Sol emite más energía a medida que gasta su combustible, es decir que la radiación ha ido aumentando siendo cuando aparecíó la vida un 30 % menor que la actual.

-INFLUENCIA DE LA BIOSFERA Lovelock, Hipótesis Gaia:
La Tierra es un sistema homeostático cuya temperatura se autorregula debido a una serie de interacciones entre los diferentes subsistemas, de los cuales la biosfera desempeña un papel fundamental, porque rebaja los niveles de CO2 atmosféricos y, por tanto, reduce la temperatura. Los seres vivos han modificado la atmósfera terrestre en varios sentidos: 
Reduciendo los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera a través de la fotosíntesis, para acumularlo en forma de biomasa. Además el dióxido se almacena en los combustibles fósiles, los minerales y rocas carbonatadas. Así disminuye del casi 90 % al 0,03 % actual. 
Produciendo el oxígeno, en el mismo proceso fotosintético. Al principio el oxígeno quedó atrapado formando parte de óxidos de hierro y azufre fundamentalmente, dentro del agua.

Cuando este sistema se saturó el oxígeno comenzó a pasar a la atmósfera y fue aumentando progresivamente hasta el 21 % actual. El oxígeno se combinó para formar la capa de ozono que protege de los rayos UVA del Sol y con ello favorece la evolución de la vida. 
Aumento del nitrógeno atmosférico debido a las reacciones metabólicas de los seres vivos hasta el 78 % actual.