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Tema 1 
Medio ambiente y teoría de sistemas 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 1
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 2 
Introducción al 
estudio de la Tierra 
como sistema 
* Puede incluir la criosfera 
(glaciares)
La Tierra es un sistema complejo y dinámico, con una historia muy larga 
(más de 4.500 millones de años) y que está formado por 4 subsistemas 
que interaccionan entre sí: 
1. BIOSFERA Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los 
seres vivos 
2. ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra 
3. HIDROSFERA Es la capa de agua que hay en la Tierra en sus 
diferentes formas: subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 
4. GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con 
los materiales más densos. 
Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa 
helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). 
Todos estos subsistemas son fuente de RECURSOS, producen RIESGOS 
y pueden, en ocasiones, dar lugar a IMPACTOS. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 3
La Tierra es un sistema complejo y dinámico, con una historia muy larga 
(más de 4.500 millones de años) y que está formado por 4 subsistemas 
que interaccionan entre sí: 
1. BIOSFERA Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los 
seres vivos 
2. ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra 
3. HIDROSFERA Es la capa de agua que hay en la Tierra en sus 
diferentes formas: subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 
4. GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con 
los materiales más densos. 
Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa 
helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). 
Todos estos subsistemas son fuente de RECURSOS, producen RIESGOS 
y pueden, en ocasiones, dar lugar a IMPACTOS. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 4
Definición de medio ambiente 
Conferencia de la ONU para el Medio Ambiente Humano. 
Estocolmo, 1972. 
“Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y 
sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un 
plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades 
humanas.” 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 5
Estudio del medio ambiente 
 Las Ciencias de la Tierra y medioambientales (CTM) estudian las 
interacciones del planeta y de la biosfera, e intentan dar respuesta 
a los problemas de nuestro mundo y buscar soluciones. 
 Es una disciplina integradora, abierta y sintética, que aúna diversos 
conocimientos. 
 Intervienen disciplinas tan diferentes como: Ecología, Economía, 
Sociología, Derecho, Biología, Geología, Física, Química, 
Matemáticas, Ingeniería, Arquitectura, Medicina y Geografía. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 6
Enfoques del estudio del medio ambiente 
Punto de vista económico: 
El medio ambiente es una fuente de recursos naturales, un soporte de 
actividades productivas y un receptor de desechos y residuos. 
Punto de vista administrativo operativo: 
Sistema constituido por el hombre, la flora, la fauna, el suelo, el aire, el 
agua, el clima, el paisaje, los bienes materiales, el patrimonio cultural y 
las interacciones entre todos estos factores. 
Punto de vista ecológico: 
Suma de todos los factores físicos y biológicos que actúan sobre un 
individuo, una población o comunidad, es decir incluyen el entorno vital. 
(Al hablar de individuo no se refiere necesariamente a seres humanos). 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 7
Diferencia entre el enfoque oficial y el ecológico 
La ecología considera al ser humano como un 
componente biótico del ecosistema y el ambiente como 
un factor abiótico, estudia las interacciones entre todos 
los componentes. 
El concepto oficial está más encaminado al tema 
productivo, económico, de recursos.... Es más 
antropocéntrico, aunque tiene en cuenta al resto de los 
seres vivos. Es un enfoque menos global que el ecológico. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 8
Los diversos tipos de componentes influyen en el medio ambiente de modo distinto: 
1. Físicos: El relieve, la temperatura y la presencia de agua son los principales factores 
físicos que determinan las características ambientales. 
2. 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. 
3. 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. 
4. 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. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 9
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 10
Teoría general de sistemas 
Un sistema (del griego σύστημα = conjunto o reunión) 
es un conjunto de elementos que se relacionan entre 
sí para llevar a cabo una o varias funciones. 
En un sistema nos interesa el comportamiento global. 
Pueden considerarse sistemas un ordenador, un 
automóvil, un ser vivo, etc. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 11
Los sistemas presentan las siguientes características: 
1. Están formados por elementos. 
2. Cada elemento tiene una función específica en el sistema y se relaciona 
con los demás elementos. 
3. Los elementos interaccionan para desempeñar una o varias funciones, 
superiores a la suma de las partes, que reciben el nombre de 
propiedades emergentes (Sinergia). 
4. Los sistemas no están aislados, hasta ellos llegan energía y materia 
necesarias para su funcionamiento. Además, reciben información del 
exterior del sistema que desencadena su actividad. 
5. Los sistemas también producen materia y emiten energía e información, 
como resultado de la función que desempeñan. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 12
Esta forma de análisis mediante sistemas permite estudiar 
fenómenos de distinta complejidad desde el funcionamiento de una 
célula hasta el planeta Tierra 
Los sistemas más complejos están 
constituidos a su vez por 
subsistemas, y estos, a su vez, por 
componentes más sencillos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 13
Energía 
entrante 
Energía 
almacenada 
Los 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. 
La superficie es el límite del 
sistema y puede ser real, como 
la membrana de una célula, o 
ficticia, como el límite que se 
establece en una charca o en un 
encinar. 
Energía 
saliente 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 14
Tipos de sistemas 
Según los intercambios de materia y energía pueden diferenciarse tres 
tipos de sistemas: 
abiertos, cerrados y aislados. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 15
Sistemas abiertos: 
Son aquellos que intercambian materia y energía con el exterior. 
Todos los sistemas biológicos son sistemas abiertos, para mantenerse 
vivo el sistema debe tomar energía y materia del exterior, también 
debe liberar materia y energía (calor) que se genera en los procesos 
químicos como la respiración. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 16
•Una planta es un sistema abierto que toma materia por medio de sus raíces 
y energía lumínica del sol para hacer la fotosíntesis, de la planta sale 
materia en forma de gases durante la respiración y la fotosíntesis y energía 
calorífica durante la respiración. 
•Una planta está constituida por células cuyas propiedades emergentes 
consisten en cumplir las funciones vitales de nutrición, relación y 
reproducción. 
•Otros ejemplos de sistemas abiertos son: un bosque, una pecera, un río, 
una ciudad, etc. Así, en una ciudad entra energía y materia prima y sale 
energía, en forma de calor, y materiales en forma de desechos y productos 
manufacturados. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 17
Sistemas cerrados: 
Son los que sólo intercambian energía con el exterior, 
no intercambian materia sino que la reciclan. 
Es el caso de un ordenador que recibe energía eléctrica 
y emite energía calorífica y lumínica, pero la materia que 
lo compone es constante. 
El Sistema Planeta Tierra es considerado como un 
sistema que recibe continuamente energía procedente 
del sol, energía electromagnética (luz, etc.) y que emite 
al espacio energía en forma de calor (energía infrarroja), 
pero apenas intercambia materia con el exterior, si 
despreciamos la entrada de materiales procedentes de 
los meteoritos dada su poca masa relativa. (Si tenemos 
en cuenta esta masa que nos llega del espacio sería un 
sistema abierto). 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 18
Sistemas aislados: 
Son aquellos que no intercambian ni materia, ni energía con su 
entorno. En realidad no existen este tipo de sistemas, por tanto, son 
sistemas teóricos que se utilizan con el fin de simplificar cuando se 
estudian sistemas de grandes dimensiones (macrosistemas), como por 
ejemplo el Sistema Solar. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 19
La energía de los sistemas 
Cualquier sistema tiene que cumplir los principios de la termodinámica. 
Según la 1ª ley o principio de la 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. 
SISTEMA 
Energía 
almacenada 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 20 
E entrante 
E saliente 
E entrante = E almacenada + E saliente
La 2ª ley 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 y 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. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 21
Los seres vivos mantienen su organización y su elevada complejidad 
degradando azúcares en la respiración, con lo que expulsan al entorno materia 
oxidada (con una alta entropía) y calor (energía). Son sistemas abiertos que 
rebajan su entropía y mantienen su organización y complejidad aumentando 
la del entorno. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 22
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 23
Reduccionismo y holismo 
El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques: 
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. 
Ejemplo: Las piezas de un reloj por separado no tienen la propiedad de dar la 
hora; sin embargo, el reloj montado como un todo, sí. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 24
Ambos enfoques son complementarios y deben apoyarse mutuamente para 
obtener la imagen más ajustada a la realidad. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 25 
Reduccionismo 
Trata de descomponer y analizar 
las partes de un todo, buscando 
«lo más pequeño». 
(Método analítico) 
Holismo 
Consiste en analizar la 
totalidad, la globalidad de un 
sistema. 
(Método sintético)
La representación de los sistemas: los modelos 
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. 
Hay diversos tipos de modelos en uso y difieren entre ellos según el propósito que 
se persiga. La diversidad va desde el más básico modelo físico como ser una 
estatua o maqueta, hasta modelos muy complicados que sólo pueden utilizarse 
empleando herramientas informáticas muy poderosas. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 26
Para que resulten útiles en investigación, los modelos deben cumplir 
unas determinadas condiciones: 
1. Han de ser menos complicados y de más fácil manejo que las 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 27 
situaciones reales. 
2. Deben representar la realidad con la mayor fidelidad posible y al 
mismo tiempo han de ser manejables. 
Así un modelo muy simplificado se aleja de la realidad, pero se acerca a 
la generalidad y es de fácil manejo; por el contrario, un modelo muy 
preciso se encuentra muy próximo a la realidad concreta, pero su 
utilización puede resultar compleja. 
El predominio de una u otra de estas características dependerá de la 
utilización que queramos hacer del modelo.
Tipos de modelos 
Mentales 
Gráficos 
Formales o matemáticos 
De simulación por 
ordenador 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 28
Modelos mentales 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 29
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 30
Modelos 
gráficos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 31
Modelos 
gráficos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 32
Modelo para determinar el plegamiento de estratos 
Túnel de viento para simular condiciones 
de deslizamiento de un esquiador 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 33
Modelos matemáticos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 34
Modelos de simulación 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 35 
por ordenador
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 36
Modelo de la agitación térmica de un gas. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 37
Modelos estáticos y dinámicos 
Modelos estáticos. 
Sus relaciones no dependen del comportamiento del sistema, sólo 
analiza su estructura. Por ejemplo, una fórmula en la que se 
equiparan la altura y el diámetro de un árbol con su volumen. 
Modelos dinámicos. 
Describen el funcionamiento de los componentes del sistema a base 
de una serie de ecuaciones. Son más realistas que los estáticos. 
Por ejemplo, el modelo depredador-presa. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 38
Ejemplo: modelo depredador-presa 
dN / dt r * N P * N * 
N 
1 1 1 2 
dN / dt  a * P * N * N  
d * 
N 
1 2 2 2 
  
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 39
Modelos de caja negra y caja blanca 
Es otra forma de utilizar modelos, atendiendo a lo que ocurre en el interior del 
sistema. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 40 
Modelo de caja negra 
Interesan sólo las entradas y salidas de 
materia, energía e información en el sistema, 
y no los elementos e interacciones que 
suceden en el interior. 
Modelo de caja blanca 
Se tienen en cuenta las entradas y las salidas, 
así como las interacciones, las conexiones 
interiores y las relaciones entre los posibles 
subsistemas.
Modelos de caja negra 
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. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 41
teóricos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 42
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 43 
O2 
CO2 
Energía 
solar 
Calor 
Nutrientes 
Lixiviado de 
nutrientes 
Precipitación 
Evapotranspiración
Modelo de caja blanca: 
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 
entre 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. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 44
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 45
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 46
LOS SISTEMAS AMBIENTALES 
El medio ambiente es un sistema constituido por un 
conjunto de factores físicos, químicos, biológicos, 
sociales y culturales que se relacionan entre sí, de 
modo que un cambio en un factor repercute en los 
otros. 
Los factores que intervienen en el medio ambiente son 
las variables de este sistema. 
La energía del sistema es la del Sol y la materia está 
contenida en la Tierra. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 47
El medio ambiente se divide en sistemas menores o subsistemas que, a su 
vez, contienen otros sistemas menores: 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 48 
Sistemas Naturales: 
Son los cuatro subsistemas o capas 
de la Tierra: geosfera, hidrosfera, 
atmósfera y biosfera. 
Sistemas Humanos: 
Constituidos por los seres humanos y 
las relaciones sociales que se 
establecen entre ellos, así como las 
actividades que desarrolla. 
Los elementos de estos sistemas son 
por ejemplo los lugares de trabajo, los 
colegios, el transporte, etc.
Entre los sistemas humanos y los sistemas naturales se establecen 
interacciones. 
A veces la actividad humana repercute de forma negativa como consecuencia 
del desarrollo de los países: Sobreexplotación de los recursos, la deforestación, 
contaminación, etc.. 
La naturaleza también puede afectar negativamente a la especie humana: Los 
desastres naturales. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 49
Las Ciencias Medioambientales han surgido como base para 
resolver estos problemas ambientales que nos aquejan. 
Para ello se hace necesario conocer el funcionamiento de 
los diferentes sistemas que constituyen el sistema Tierra y 
profundizar en el estudio de las relaciones de ellos con la 
especie humana, que pueden enfocarse bajo tres aspectos: 
 Riesgos derivados de su dinámica. 
 Recursos que nos proporcionan. 
 Impactos que reciben por la acción antrópica. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 50
Relaciones entre los elementos de un sistema 
Los elementos que forman los sistemas están 
relacionados entre sí y funcionan de forma coordinada. 
Los elementos que pueden variar en función de otros 
se denominan variables. 
Las relaciones entre las variables de un sistema 
pueden ser de dos tipos: 
1. Relaciones causales simples 
2. Relaciones causales complejas 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 51
Relaciones causales simples 
RELACIONES SIMPLES ENCADENADAS: Son cambios en cadena positivos o 
negativos o de diferentes signos. 
1. DIRECTAS O POSITIVAS: El cambio de una variable provoca un cambio en 
la otra del mismo signo. Si una aumenta la otra también. 
Alcohol y Accidentes de tráfico 
Pendiente – velocidad del agua 
2. INVERSAS O NEGATIVAS: El cambio en una variable provoca un cambio 
en sentido inverso en la otra. 
Uso de cinturón de tráfico y muertes en accidentes 
Reforestación – erosión del suelo 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 52
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 53 
Precipitaciones 
Caudal de los 
+ ríos 
Biomasa vegetal 
Materia 
+ orgánica 
Contaminación 
Número de 
- peces 
Biomasa vegetal 
Impacto de la 
- lluvia
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 54 
El aumento de una de las 
variables hace que aumente la 
otra. 
El aumento de materia 
orgánica en un lago hace que 
aumente el número de 
microorganismos 
El aumento de una de las 
variables hace que disminuya 
la otra. 
El aumento microorganismos 
que utilizan oxígeno para 
respirar provoca la 
disminución del oxígeno
Relaciones complejas 
En las relaciones complejas, también llamados bucles de 
retroalimentación, las acciones de un elemento sobre otro 
suponen que, a su vez, éste actúe sobre el primero 
(modificación de una variable como consecuencia de sus 
propios efectos). Pueden ser: 
• Positivas 
• Negativas 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 55
Tala del bosque Erosión 
Cuando la última variable influye en la primera, se habla de “feed-back” o retroalimentación 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 56 
+ 
Cantidad 
- suelo 
Vegetación Erosión 
- 
Cantidad 
- suelo 
Vegetación Erosión 
- 
Cantidad 
- suelo 
+
Relaciones complejas positivas 
La variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) 
produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su 
vez, influye de la misma manera sobre la primera. Tienen una acción 
de refuerzo sobre el proceso inicial. 
a – Investigación 
b – Desarrollo 
c – Biocombustibles 
d- Alimentos 
a b c d 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 57
Relaciones complejas negativas 
La variación de una variable en un sentido produce un cambio de otra 
variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye sobre la primera en 
sentido opuesto. Tienen una acción reguladora y estabilizan los sistemas en 
los que actúan (sistemas homeostáticos). Se consigue un estado de 
equilibrio dinámico. 
A B 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 58
BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVA: 
Una variable A influye sobre otra B y esta a su vez influye sobre la primera. Esto 
provoca un crecimiento incontrolado del sistema y continuará mientras el 
entrono lo permita. 
En un sistema encadenado puede haber relaciones negativas intermedias pero 
si son en número par el resultado final es positivo. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 59 
Población 
de 
conejos 
Daños al 
cultivo 
Venenos 
Zorros 
Evapo-transpiración 
Precipitación 
Biomasa 
vegetal
Actividad nº 4, pág. 16 del libro de texto 
Bucle típico de refuerzo en la sociedad humana 
Nuevas 
carreteras 
Nuevos 
vehículos 
Atascos 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 60
BUCLES DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA: 
Son aquellos en que un cambio en la variable A provoca un cambio en B y esta a su 
vez actúa sobre A modificándola en sentido inverso. 
Se mantiene un equilibrio en el sistema 
__ 
Depredadores Presas 
+ 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 61
Sistemas propositivos: 
Son sistemas programados para un propósito determinado. Son por ejemplo los 
modelos que se utilizan en la fabricación de los electrodomésticos o los que 
regulan el comportamiento de un organismo (Modelos cibernéticos). 
Estos sistemas son muy adecuados para regular los sistemas homeostáticos, 
manteniendo el equilibrio. 
La atmósfera y la biosfera también forman un sistema propositivo, ya que se 
autorregulan. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 62
Cambios en los sistemas 
Para estudiar los sistemas con comodidad empleamos los 
modelos (estáticos o dinámicos). 
Objetivos: 
1. Reproducir el comportamiento del sistema y realizar 
previsiones futuras. 
2. Acotar límites (no se puede reproducir todo el sistema 
mediante el modelo). 
3. Comprobar el efecto de las perturbaciones (naturales o no) en 
el comportamiento del sistema. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 63
Sistemas estables (se mantienen en equilibrio): 
Dominio de bucles negativos 
Sistema inestables (efecto “bola de nieve”): 
Dominio de bucles positivos 
En la naturaleza hay ambos tipos de bucles, y en función del 
momento pueden dominar unos u otros. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 64
El sistema Tierra y sus fuentes de energía 
El sistema Tierra está formado por 4 subsistemas: 
1. BIOSFERA: Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los seres 
vivos 
2. ATMÓSFERA: Envoltura de gases que rodea la Tierra 
3. HIDROSFERA: Es la capa de agua que hay en la Tierra, en sus diferentes 
formas, subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 
4. GEOSFERA: Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con los 
materiales más densos. 
Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa 
helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 65
La Tierra es un SISTEMA ABIERTO respecto al intercambio de 
energía: 
• Recibe un flujo continuo de energía solar en forma de 
radiación electromagnética. 
• Emite calor al espacio (en forma de radiación infrarroja). La 
Tierra es un SISTEMA que se AUTORREGULA: la temperatura 
media terrestre se ha mantenido constante durante 
millones de años, en torno a los 15 ºC. 
• La Tierra está formada por diferentes SUBSISTEMAS 
(atmósfera, hidrosfera, geosfera y biosfera) que no 
funcionan de forma aislada, sino que interaccionan para 
formar un todo conjunto. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 66
Ejemplos de interacciones entre los subsistemas terrestres 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 67
Ejemplos de diagramas causales 
Oferta Demanda 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 68 
Consumo de 
alimentos 
Peso 
Prepararse para 
un examen 
Población 
Resultado del 
examen 
Recursos per 
cápita
+ + 
NACIMIENTOS POBLACION MUERTES 
+ - 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 69
Actividad nº 2, pág. 16 del libro de texto 
Variables: Lluvia, pastos, contaminación, agua, vacas y alimentación humana. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 70
? 
Actividad nº 3, pág. 16 del libro de texto 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 71
 Ej. PAU 2006 : En el texto aparecen una serie de términos 
(calentamiento, sequía, humedales, CO2) que configuran un bucle de 
retroalimentación. Dibuja el diagrama y razona si la 
retroalimentación es positiva o negativa. 
 Con el problema del calentamiento global, los científicos han dicho 
que en muchas regiones se van a producir grandes sequías. Muchos 
humedales están en peligro por la extracción de agua para al 
agricultura y la selvicultura. Si se prolonga cualquiera de estas 
situaciones, los humedales se secarían y eso produciría un gran 
aumento de CO2 en la atmósfera que aceleraría el efecto 
invernadero. 
 Si no protegemos los humedales y si no ratificamos el protocolo de 
Kioto para evitar el aumento de la sequía, podemos tener cambios 
climáticos mucho más extremos que lo que hemos conocido hasta 
ahora. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 72
Actividad nº 7, pág. 16 del libro de texto 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 73
MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA 
TERRESTRE 
 LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 74
LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 75
EL EFECTO INVERNADERO 
 Provocado por ciertos gases: vapor de agua, CO2, CH4, N2O. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 76
EL EFECTO ALBEDO 
 Porcentaje de la radiación solar reflejada por la Tierra, 
del total de la energía solar que recibe. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 77
Las nubes 
 Doble acción: 
 Aumentan el albedo. 
 Incrementan el efecto invernadero. 
 Su acción depende de la altura de las nubes: 
 Las nubes bajas, que contienen polvo en 
suspensión potencian el bucle del albedo. 
 Las nubes altas potencian el bucle del efecto 
invernadero. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 78
Modelo de funcionamiento del clima 
Dos bucles antagónicos: Equilibrio dinámico 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 79
Polvo atmosférico 
 Provocado por: 
- Emisiones volcánicas 
- Meteoritos 
- Contaminación 
atmosférica 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 80
VOLCANES 
 También pueden provocar 
un doble efecto: 
 Descenso de la Tª: 
Al inyectar polvo. 
 Aumento de la Tª: 
Por las emisiones de CO2. 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 81
VARIACIONES DE LA RADIACIÓN SOLAR 
 Excentricidad de la órbita 
 Inclinación del eje 
 Posición del perihelio 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 82
INFLUENCIA DE LA BIOSFERA 
VIDA PRECÁMBRICO 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 83
EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 84
INFLUENCIA DE LA BIOSFERA 
 Reducción de los niveles de CO2: transformación 
en materia orgánica y almacenaje en 
combustibles fósiles. 
 Aparición de 02 atmosférico. 
 Formación de la capa de ozono. 
 Aumento del nitrógeno atmosférico 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 85
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 86
Elabora un diagrama causal o de flujo con los siguientes elementos: agua, 
vegetación, efecto invernadero, dióxido de carbono, temperatura atmosférica en 
regiones áridas y razona si se trata de un sistema con retroalimentación positiva o 
negativa. Usa esta conclusión para decidir si se trata de un sistema estable o 
inestable. 
Cantidad de 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 87 
agua 
Vegetación 
CO2 atmosférico 
Efecto 
invernadero 
Temperatura 
+ 
+ + 
__ 
__
1. Los modelos A y B representan dos posibles 
consecuencias de un aumento de las precipitaciones en una 
cuenca hidrográfica. 
• a) Decide, 
razonadamente, si A y B 
presentan 
retroalimentación 
positiva o negativa. 
• b) Cita al menos dos 
factores que determinen 
el desarrollo de un 
modelo u otro. ¿Cómo 
actúan esos factores? 
• c) Propón dos acciones o 
medidas que favorezcan 
el modelo A. Explica 
cómo influirían estas 
acciones. 
Aumento de 
precipitación 
Cubierta 
vegetal 
Erosión 
Infiltración Escorrentía 
Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 88
A) Los dos modelos presentan retroalimentación positiva. En ambos, una 
perturbación produce cambios que amplían progresivamente los efectos 
de la perturbación. 
B) Factores a tener en cuenta para el desarrollo de un modelo u otro: la 
cubierta vegetal previa al cambio en la precipitación, el tipo de suelos o la 
pendiente. Modo de actuación; por ejemplo: una escasa vegetación 
previa provocará un aumento de erosión antes de que pueda 
desarrollarse la vegetación. 
C) Dos medidas que favorecen al modelo A: reforestación, las prácticas 
agrícolas que favorezcan la infiltración y entorpezcan la erosión, o la 
adecuación del uso a cultivos que no dejen el suelo desnudo en época de 
lluvia. 
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La Tierra como sistema

  • 1. Tema 1 Medio ambiente y teoría de sistemas Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 1
  • 2. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 2 Introducción al estudio de la Tierra como sistema * Puede incluir la criosfera (glaciares)
  • 3. La Tierra es un sistema complejo y dinámico, con una historia muy larga (más de 4.500 millones de años) y que está formado por 4 subsistemas que interaccionan entre sí: 1. BIOSFERA Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los seres vivos 2. ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra 3. HIDROSFERA Es la capa de agua que hay en la Tierra en sus diferentes formas: subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 4. GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con los materiales más densos. Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). Todos estos subsistemas son fuente de RECURSOS, producen RIESGOS y pueden, en ocasiones, dar lugar a IMPACTOS. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 3
  • 4. La Tierra es un sistema complejo y dinámico, con una historia muy larga (más de 4.500 millones de años) y que está formado por 4 subsistemas que interaccionan entre sí: 1. BIOSFERA Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los seres vivos 2. ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra 3. HIDROSFERA Es la capa de agua que hay en la Tierra en sus diferentes formas: subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 4. GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con los materiales más densos. Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). Todos estos subsistemas son fuente de RECURSOS, producen RIESGOS y pueden, en ocasiones, dar lugar a IMPACTOS. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 4
  • 5. Definición de medio ambiente Conferencia de la ONU para el Medio Ambiente Humano. Estocolmo, 1972. “Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas.” Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 5
  • 6. Estudio del medio ambiente  Las Ciencias de la Tierra y medioambientales (CTM) estudian las interacciones del planeta y de la biosfera, e intentan dar respuesta a los problemas de nuestro mundo y buscar soluciones.  Es una disciplina integradora, abierta y sintética, que aúna diversos conocimientos.  Intervienen disciplinas tan diferentes como: Ecología, Economía, Sociología, Derecho, Biología, Geología, Física, Química, Matemáticas, Ingeniería, Arquitectura, Medicina y Geografía. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 6
  • 7. Enfoques del estudio del medio ambiente Punto de vista económico: El medio ambiente es una fuente de recursos naturales, un soporte de actividades productivas y un receptor de desechos y residuos. Punto de vista administrativo operativo: Sistema constituido por el hombre, la flora, la fauna, el suelo, el aire, el agua, el clima, el paisaje, los bienes materiales, el patrimonio cultural y las interacciones entre todos estos factores. Punto de vista ecológico: Suma de todos los factores físicos y biológicos que actúan sobre un individuo, una población o comunidad, es decir incluyen el entorno vital. (Al hablar de individuo no se refiere necesariamente a seres humanos). Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 7
  • 8. Diferencia entre el enfoque oficial y el ecológico La ecología considera al ser humano como un componente biótico del ecosistema y el ambiente como un factor abiótico, estudia las interacciones entre todos los componentes. El concepto oficial está más encaminado al tema productivo, económico, de recursos.... Es más antropocéntrico, aunque tiene en cuenta al resto de los seres vivos. Es un enfoque menos global que el ecológico. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 8
  • 9. Los diversos tipos de componentes influyen en el medio ambiente de modo distinto: 1. Físicos: El relieve, la temperatura y la presencia de agua son los principales factores físicos que determinan las características ambientales. 2. 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. 3. 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. 4. 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. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 9
  • 10. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 10
  • 11. Teoría general de sistemas Un sistema (del griego σύστημα = conjunto o reunión) es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones. En un sistema nos interesa el comportamiento global. Pueden considerarse sistemas un ordenador, un automóvil, un ser vivo, etc. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 11
  • 12. Los sistemas presentan las siguientes características: 1. Están formados por elementos. 2. Cada elemento tiene una función específica en el sistema y se relaciona con los demás elementos. 3. Los elementos interaccionan para desempeñar una o varias funciones, superiores a la suma de las partes, que reciben el nombre de propiedades emergentes (Sinergia). 4. Los sistemas no están aislados, hasta ellos llegan energía y materia necesarias para su funcionamiento. Además, reciben información del exterior del sistema que desencadena su actividad. 5. Los sistemas también producen materia y emiten energía e información, como resultado de la función que desempeñan. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 12
  • 13. Esta forma de análisis mediante sistemas permite estudiar fenómenos de distinta complejidad desde el funcionamiento de una célula hasta el planeta Tierra Los sistemas más complejos están constituidos a su vez por subsistemas, y estos, a su vez, por componentes más sencillos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 13
  • 14. Energía entrante Energía almacenada Los 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. La superficie es el límite del sistema y puede ser real, como la membrana de una célula, o ficticia, como el límite que se establece en una charca o en un encinar. Energía saliente Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 14
  • 15. Tipos de sistemas Según los intercambios de materia y energía pueden diferenciarse tres tipos de sistemas: abiertos, cerrados y aislados. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 15
  • 16. Sistemas abiertos: Son aquellos que intercambian materia y energía con el exterior. Todos los sistemas biológicos son sistemas abiertos, para mantenerse vivo el sistema debe tomar energía y materia del exterior, también debe liberar materia y energía (calor) que se genera en los procesos químicos como la respiración. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 16
  • 17. •Una planta es un sistema abierto que toma materia por medio de sus raíces y energía lumínica del sol para hacer la fotosíntesis, de la planta sale materia en forma de gases durante la respiración y la fotosíntesis y energía calorífica durante la respiración. •Una planta está constituida por células cuyas propiedades emergentes consisten en cumplir las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. •Otros ejemplos de sistemas abiertos son: un bosque, una pecera, un río, una ciudad, etc. Así, en una ciudad entra energía y materia prima y sale energía, en forma de calor, y materiales en forma de desechos y productos manufacturados. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 17
  • 18. Sistemas cerrados: Son los que sólo intercambian energía con el exterior, no intercambian materia sino que la reciclan. Es el caso de un ordenador que recibe energía eléctrica y emite energía calorífica y lumínica, pero la materia que lo compone es constante. El Sistema Planeta Tierra es considerado como un sistema que recibe continuamente energía procedente del sol, energía electromagnética (luz, etc.) y que emite al espacio energía en forma de calor (energía infrarroja), pero apenas intercambia materia con el exterior, si despreciamos la entrada de materiales procedentes de los meteoritos dada su poca masa relativa. (Si tenemos en cuenta esta masa que nos llega del espacio sería un sistema abierto). Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 18
  • 19. Sistemas aislados: Son aquellos que no intercambian ni materia, ni energía con su entorno. En realidad no existen este tipo de sistemas, por tanto, son sistemas teóricos que se utilizan con el fin de simplificar cuando se estudian sistemas de grandes dimensiones (macrosistemas), como por ejemplo el Sistema Solar. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 19
  • 20. La energía de los sistemas Cualquier sistema tiene que cumplir los principios de la termodinámica. Según la 1ª ley o principio de la 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. SISTEMA Energía almacenada Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 20 E entrante E saliente E entrante = E almacenada + E saliente
  • 21. La 2ª ley 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 y 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. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 21
  • 22. Los seres vivos mantienen su organización y su elevada complejidad degradando azúcares en la respiración, con lo que expulsan al entorno materia oxidada (con una alta entropía) y calor (energía). Son sistemas abiertos que rebajan su entropía y mantienen su organización y complejidad aumentando la del entorno. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 22
  • 23. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 23
  • 24. Reduccionismo y holismo El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques: 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. Ejemplo: Las piezas de un reloj por separado no tienen la propiedad de dar la hora; sin embargo, el reloj montado como un todo, sí. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 24
  • 25. Ambos enfoques son complementarios y deben apoyarse mutuamente para obtener la imagen más ajustada a la realidad. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 25 Reduccionismo Trata de descomponer y analizar las partes de un todo, buscando «lo más pequeño». (Método analítico) Holismo Consiste en analizar la totalidad, la globalidad de un sistema. (Método sintético)
  • 26. La representación de los sistemas: los modelos 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. Hay diversos tipos de modelos en uso y difieren entre ellos según el propósito que se persiga. La diversidad va desde el más básico modelo físico como ser una estatua o maqueta, hasta modelos muy complicados que sólo pueden utilizarse empleando herramientas informáticas muy poderosas. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 26
  • 27. Para que resulten útiles en investigación, los modelos deben cumplir unas determinadas condiciones: 1. Han de ser menos complicados y de más fácil manejo que las Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 27 situaciones reales. 2. Deben representar la realidad con la mayor fidelidad posible y al mismo tiempo han de ser manejables. Así un modelo muy simplificado se aleja de la realidad, pero se acerca a la generalidad y es de fácil manejo; por el contrario, un modelo muy preciso se encuentra muy próximo a la realidad concreta, pero su utilización puede resultar compleja. El predominio de una u otra de estas características dependerá de la utilización que queramos hacer del modelo.
  • 28. Tipos de modelos Mentales Gráficos Formales o matemáticos De simulación por ordenador Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 28
  • 29. Modelos mentales Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 29
  • 30. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 30
  • 31. Modelos gráficos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 31
  • 32. Modelos gráficos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 32
  • 33. Modelo para determinar el plegamiento de estratos Túnel de viento para simular condiciones de deslizamiento de un esquiador Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 33
  • 34. Modelos matemáticos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 34
  • 35. Modelos de simulación Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 35 por ordenador
  • 36. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 36
  • 37. Modelo de la agitación térmica de un gas. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 37
  • 38. Modelos estáticos y dinámicos Modelos estáticos. Sus relaciones no dependen del comportamiento del sistema, sólo analiza su estructura. Por ejemplo, una fórmula en la que se equiparan la altura y el diámetro de un árbol con su volumen. Modelos dinámicos. Describen el funcionamiento de los componentes del sistema a base de una serie de ecuaciones. Son más realistas que los estáticos. Por ejemplo, el modelo depredador-presa. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 38
  • 39. Ejemplo: modelo depredador-presa dN / dt r * N P * N * N 1 1 1 2 dN / dt  a * P * N * N  d * N 1 2 2 2   Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 39
  • 40. Modelos de caja negra y caja blanca Es otra forma de utilizar modelos, atendiendo a lo que ocurre en el interior del sistema. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 40 Modelo de caja negra Interesan sólo las entradas y salidas de materia, energía e información en el sistema, y no los elementos e interacciones que suceden en el interior. Modelo de caja blanca Se tienen en cuenta las entradas y las salidas, así como las interacciones, las conexiones interiores y las relaciones entre los posibles subsistemas.
  • 41. Modelos de caja negra 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. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 41
  • 42. teóricos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 42
  • 43. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 43 O2 CO2 Energía solar Calor Nutrientes Lixiviado de nutrientes Precipitación Evapotranspiración
  • 44. Modelo de caja blanca: 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 entre 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. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 44
  • 45. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 45
  • 46. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 46
  • 47. LOS SISTEMAS AMBIENTALES El medio ambiente es un sistema constituido por un conjunto de factores físicos, químicos, biológicos, sociales y culturales que se relacionan entre sí, de modo que un cambio en un factor repercute en los otros. Los factores que intervienen en el medio ambiente son las variables de este sistema. La energía del sistema es la del Sol y la materia está contenida en la Tierra. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 47
  • 48. El medio ambiente se divide en sistemas menores o subsistemas que, a su vez, contienen otros sistemas menores: Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 48 Sistemas Naturales: Son los cuatro subsistemas o capas de la Tierra: geosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera. Sistemas Humanos: Constituidos por los seres humanos y las relaciones sociales que se establecen entre ellos, así como las actividades que desarrolla. Los elementos de estos sistemas son por ejemplo los lugares de trabajo, los colegios, el transporte, etc.
  • 49. Entre los sistemas humanos y los sistemas naturales se establecen interacciones. A veces la actividad humana repercute de forma negativa como consecuencia del desarrollo de los países: Sobreexplotación de los recursos, la deforestación, contaminación, etc.. La naturaleza también puede afectar negativamente a la especie humana: Los desastres naturales. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 49
  • 50. Las Ciencias Medioambientales han surgido como base para resolver estos problemas ambientales que nos aquejan. Para ello se hace necesario conocer el funcionamiento de los diferentes sistemas que constituyen el sistema Tierra y profundizar en el estudio de las relaciones de ellos con la especie humana, que pueden enfocarse bajo tres aspectos:  Riesgos derivados de su dinámica.  Recursos que nos proporcionan.  Impactos que reciben por la acción antrópica. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 50
  • 51. Relaciones entre los elementos de un sistema Los elementos que forman los sistemas están relacionados entre sí y funcionan de forma coordinada. Los elementos que pueden variar en función de otros se denominan variables. Las relaciones entre las variables de un sistema pueden ser de dos tipos: 1. Relaciones causales simples 2. Relaciones causales complejas Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 51
  • 52. Relaciones causales simples RELACIONES SIMPLES ENCADENADAS: Son cambios en cadena positivos o negativos o de diferentes signos. 1. DIRECTAS O POSITIVAS: El cambio de una variable provoca un cambio en la otra del mismo signo. Si una aumenta la otra también. Alcohol y Accidentes de tráfico Pendiente – velocidad del agua 2. INVERSAS O NEGATIVAS: El cambio en una variable provoca un cambio en sentido inverso en la otra. Uso de cinturón de tráfico y muertes en accidentes Reforestación – erosión del suelo Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 52
  • 53. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 53 Precipitaciones Caudal de los + ríos Biomasa vegetal Materia + orgánica Contaminación Número de - peces Biomasa vegetal Impacto de la - lluvia
  • 54. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 54 El aumento de una de las variables hace que aumente la otra. El aumento de materia orgánica en un lago hace que aumente el número de microorganismos El aumento de una de las variables hace que disminuya la otra. El aumento microorganismos que utilizan oxígeno para respirar provoca la disminución del oxígeno
  • 55. Relaciones complejas En las relaciones complejas, también llamados bucles de retroalimentación, las acciones de un elemento sobre otro suponen que, a su vez, éste actúe sobre el primero (modificación de una variable como consecuencia de sus propios efectos). Pueden ser: • Positivas • Negativas Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 55
  • 56. Tala del bosque Erosión Cuando la última variable influye en la primera, se habla de “feed-back” o retroalimentación Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 56 + Cantidad - suelo Vegetación Erosión - Cantidad - suelo Vegetación Erosión - Cantidad - suelo +
  • 57. Relaciones complejas positivas La variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye de la misma manera sobre la primera. Tienen una acción de refuerzo sobre el proceso inicial. a – Investigación b – Desarrollo c – Biocombustibles d- Alimentos a b c d Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 57
  • 58. Relaciones complejas negativas La variación de una variable en un sentido produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye sobre la primera en sentido opuesto. Tienen una acción reguladora y estabilizan los sistemas en los que actúan (sistemas homeostáticos). Se consigue un estado de equilibrio dinámico. A B Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 58
  • 59. BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVA: Una variable A influye sobre otra B y esta a su vez influye sobre la primera. Esto provoca un crecimiento incontrolado del sistema y continuará mientras el entrono lo permita. En un sistema encadenado puede haber relaciones negativas intermedias pero si son en número par el resultado final es positivo. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 59 Población de conejos Daños al cultivo Venenos Zorros Evapo-transpiración Precipitación Biomasa vegetal
  • 60. Actividad nº 4, pág. 16 del libro de texto Bucle típico de refuerzo en la sociedad humana Nuevas carreteras Nuevos vehículos Atascos Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 60
  • 61. BUCLES DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA: Son aquellos en que un cambio en la variable A provoca un cambio en B y esta a su vez actúa sobre A modificándola en sentido inverso. Se mantiene un equilibrio en el sistema __ Depredadores Presas + Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 61
  • 62. Sistemas propositivos: Son sistemas programados para un propósito determinado. Son por ejemplo los modelos que se utilizan en la fabricación de los electrodomésticos o los que regulan el comportamiento de un organismo (Modelos cibernéticos). Estos sistemas son muy adecuados para regular los sistemas homeostáticos, manteniendo el equilibrio. La atmósfera y la biosfera también forman un sistema propositivo, ya que se autorregulan. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 62
  • 63. Cambios en los sistemas Para estudiar los sistemas con comodidad empleamos los modelos (estáticos o dinámicos). Objetivos: 1. Reproducir el comportamiento del sistema y realizar previsiones futuras. 2. Acotar límites (no se puede reproducir todo el sistema mediante el modelo). 3. Comprobar el efecto de las perturbaciones (naturales o no) en el comportamiento del sistema. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 63
  • 64. Sistemas estables (se mantienen en equilibrio): Dominio de bucles negativos Sistema inestables (efecto “bola de nieve”): Dominio de bucles positivos En la naturaleza hay ambos tipos de bucles, y en función del momento pueden dominar unos u otros. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 64
  • 65. El sistema Tierra y sus fuentes de energía El sistema Tierra está formado por 4 subsistemas: 1. BIOSFERA: Es la cubierta de vida, es decir, el área ocupada por los seres vivos 2. ATMÓSFERA: Envoltura de gases que rodea la Tierra 3. HIDROSFERA: Es la capa de agua que hay en la Tierra, en sus diferentes formas, subterránea, superficial, dulce, salada, líquida, sólida 4. GEOSFERA: Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con los materiales más densos. Algunos autores consideran otros dos subsistemas, la CRIOSFERA (capa helada) y la SOCIOSFERA (el ser humano). Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 65
  • 66. La Tierra es un SISTEMA ABIERTO respecto al intercambio de energía: • Recibe un flujo continuo de energía solar en forma de radiación electromagnética. • Emite calor al espacio (en forma de radiación infrarroja). La Tierra es un SISTEMA que se AUTORREGULA: la temperatura media terrestre se ha mantenido constante durante millones de años, en torno a los 15 ºC. • La Tierra está formada por diferentes SUBSISTEMAS (atmósfera, hidrosfera, geosfera y biosfera) que no funcionan de forma aislada, sino que interaccionan para formar un todo conjunto. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 66
  • 67. Ejemplos de interacciones entre los subsistemas terrestres Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 67
  • 68. Ejemplos de diagramas causales Oferta Demanda Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 68 Consumo de alimentos Peso Prepararse para un examen Población Resultado del examen Recursos per cápita
  • 69. + + NACIMIENTOS POBLACION MUERTES + - Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 69
  • 70. Actividad nº 2, pág. 16 del libro de texto Variables: Lluvia, pastos, contaminación, agua, vacas y alimentación humana. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 70
  • 71. ? Actividad nº 3, pág. 16 del libro de texto Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 71
  • 72.  Ej. PAU 2006 : En el texto aparecen una serie de términos (calentamiento, sequía, humedales, CO2) que configuran un bucle de retroalimentación. Dibuja el diagrama y razona si la retroalimentación es positiva o negativa.  Con el problema del calentamiento global, los científicos han dicho que en muchas regiones se van a producir grandes sequías. Muchos humedales están en peligro por la extracción de agua para al agricultura y la selvicultura. Si se prolonga cualquiera de estas situaciones, los humedales se secarían y eso produciría un gran aumento de CO2 en la atmósfera que aceleraría el efecto invernadero.  Si no protegemos los humedales y si no ratificamos el protocolo de Kioto para evitar el aumento de la sequía, podemos tener cambios climáticos mucho más extremos que lo que hemos conocido hasta ahora. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 72
  • 73. Actividad nº 7, pág. 16 del libro de texto Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 73
  • 74. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE  LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 74
  • 75. LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 75
  • 76. EL EFECTO INVERNADERO  Provocado por ciertos gases: vapor de agua, CO2, CH4, N2O. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 76
  • 77. EL EFECTO ALBEDO  Porcentaje de la radiación solar reflejada por la Tierra, del total de la energía solar que recibe. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 77
  • 78. Las nubes  Doble acción:  Aumentan el albedo.  Incrementan el efecto invernadero.  Su acción depende de la altura de las nubes:  Las nubes bajas, que contienen polvo en suspensión potencian el bucle del albedo.  Las nubes altas potencian el bucle del efecto invernadero. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 78
  • 79. Modelo de funcionamiento del clima Dos bucles antagónicos: Equilibrio dinámico Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 79
  • 80. Polvo atmosférico  Provocado por: - Emisiones volcánicas - Meteoritos - Contaminación atmosférica Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 80
  • 81. VOLCANES  También pueden provocar un doble efecto:  Descenso de la Tª: Al inyectar polvo.  Aumento de la Tª: Por las emisiones de CO2. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 81
  • 82. VARIACIONES DE LA RADIACIÓN SOLAR  Excentricidad de la órbita  Inclinación del eje  Posición del perihelio Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 82
  • 83. INFLUENCIA DE LA BIOSFERA VIDA PRECÁMBRICO Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 83
  • 84. EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 84
  • 85. INFLUENCIA DE LA BIOSFERA  Reducción de los niveles de CO2: transformación en materia orgánica y almacenaje en combustibles fósiles.  Aparición de 02 atmosférico.  Formación de la capa de ozono.  Aumento del nitrógeno atmosférico Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 85
  • 86. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 86
  • 87. Elabora un diagrama causal o de flujo con los siguientes elementos: agua, vegetación, efecto invernadero, dióxido de carbono, temperatura atmosférica en regiones áridas y razona si se trata de un sistema con retroalimentación positiva o negativa. Usa esta conclusión para decidir si se trata de un sistema estable o inestable. Cantidad de Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 87 agua Vegetación CO2 atmosférico Efecto invernadero Temperatura + + + __ __
  • 88. 1. Los modelos A y B representan dos posibles consecuencias de un aumento de las precipitaciones en una cuenca hidrográfica. • a) Decide, razonadamente, si A y B presentan retroalimentación positiva o negativa. • b) Cita al menos dos factores que determinen el desarrollo de un modelo u otro. ¿Cómo actúan esos factores? • c) Propón dos acciones o medidas que favorezcan el modelo A. Explica cómo influirían estas acciones. Aumento de precipitación Cubierta vegetal Erosión Infiltración Escorrentía Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 88
  • 89. A) Los dos modelos presentan retroalimentación positiva. En ambos, una perturbación produce cambios que amplían progresivamente los efectos de la perturbación. B) Factores a tener en cuenta para el desarrollo de un modelo u otro: la cubierta vegetal previa al cambio en la precipitación, el tipo de suelos o la pendiente. Modo de actuación; por ejemplo: una escasa vegetación previa provocará un aumento de erosión antes de que pueda desarrollarse la vegetación. C) Dos medidas que favorecen al modelo A: reforestación, las prácticas agrícolas que favorezcan la infiltración y entorpezcan la erosión, o la adecuación del uso a cultivos que no dejen el suelo desnudo en época de lluvia. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 89
  • 90. Tema 1. Medio ambiente y teoría de sistemas 90