Presentación de apoyo para los contenidos de la primera unidad de la asignatura de Ciencias de la Tierra y Medioambientales de 2º de Bachillerato

1. CONCEPTO DE MEDIOAMBIENTE
Y DINÁMICA DE SISTEMAS
Ciencias de laTierra y Medioambientales
2º Bachillerato

2. CONCEPTO DE MEDIOAMBIENTE
“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”
(Conferencia de la Naciones Unidas para el Medio Ambiente Humano, Estocolmo, 1972)
Atmósfera
Hidrosfera
GeosferaBiosfera
Antroposfera

4. CARACTERÍSTICAS DE LAS CIENCIAS
MEDIOAMBIENTALES

5. EL MÉTODO CIENTÍFICO

6. ENFOQUES CIENTÍFICOS
• Método analítico: consiste en dividir o fragmentar
nuestro objeto de estudio en sus componentes más
simples y observarlos por separado.
REDUCCIONISTA
• Método sintético: trata de estudiar el todo o la
globalidad y las relaciones entre sus partes sin deternerse
en los detalles.
• Se ponen de manifiesto las propiedades emergentes
(resultado del comportamiento global y de las
interacciones entre las partes).
• Ej:Teoría de sistemas
HOLÍSTICO

7. TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS
 SISTEMA:Conjunto de elementos operativamente interrelacionados para llevara
cabo una o varias funciones.
 CARACTERÍSTICASDE LOS SISTEMAS:
 Tienenentidad propia, por lo que se distinguendel entorno, aunque interactúan con él.
 Se pueden definir límites del sistema (subjetivos).
 Los elementos que lo forman definen su composición.
 Las interrelacionesentre los componentes constituyen su estructura.

8. DINÁMICA DE SISTEMAS
 FINALIDAD:Comprender de manera global los procesos que rigen el
funcionamiento de un sistema, y en especial las propiedades emergentes.
 METODOLOGÍA: Construcción de modelos quepongan de manifiesto la
composición y estructura de los sistemas y su comportamiento.
 Un modelo es una versión simplificada de la realidad (NO es la realidad).
 Es un instrumento que se utiliza para responder a preguntas acerca de un aspecto concreto
de la realidad (variable)
 Se construyen respetando el principio de simplicidad y utilizando las variables
adecuadas.
Tipos de
modelos
Mentales
Formales
Informales
Materiales
De relaciones
causales
Modelos de sistema caja
negra
Modelos de sistema caja
blanca

9. MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA
 Sólo reflejan las entradas y salidas de materia,
energía e información,no sus componentes.
 Se representan como una caja dentro de la cual no
queremos mirar,sino que tan sólo nos fijamos en las
entradas y salidas.
 Es importante definir sus límites para determinar lo
que está dentro de él y lo que está fuera.

10. MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA
TIPOS DE
MODELOS
CAJA NEGRA
Abiertos
Cerrados
Aislados

11. EJEMPLO DE SISTEMA CAJA NEGRA
LA FOTOSÍNTESIS
ENTRADAS SALIDAS
CO2
Agua
Energía
solar
Sales
minerales
O2
Materia
orgánica
(glucosa)
Energía
química
Sistema

12. ACTIVIDAD
 Modela bajo el enfoque de caja negra,el sistema de
respiraciónde una célula.

13. ACTIVIDAD
 Modela bajo el enfoque de caja negra,el sistema de
respiraciónde una célula.
ENTRADAS SALIDAS
O2
Materia
orgánica
(glucosa)
Energía
Química
(enlaces
químicos)
CO2
Residuos
metabólicos
(urea)
Energía
Química
Sistema
H2O

14. LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS CAJA NEGRA
1ª Ley de la termodinámicao principio de
conservación de la energía.
Energía entrante = Energía almacenada + Energía saliente
Energía
almacenada
Energía entrante Energía saliente

15. LA ENERGÍA EN LOS SISTEMAS CAJA NEGRA
2ª Ley de la termodinámica: en cada transferencia, la
energía se transforma y suele pasar de una forma más
concentrada y organizada a otra más dispersa y
desorganizada (aumenta la entropía*).
 La tendencia natural del Universo es hacia un estado de máxima entropía.
 Los seres vivos son sistemas abiertos que reducen su entropía a base de
aumentar la de su entorno.
*Entropía:magnitudtermodinámicaque mide la parte no utilizablede
la energíacontenida en un sistema,es decir,el desordenque existe en él.
CO2
vH2O
Calor↓Entropía
↑Entropía

16. MODELOS DE SISTEMAS CAJA BLANCA
 Permiten representar los aspectos internos del sistema y las
RELACIONES CAUSALES que se establecen entre sus
componentes, además de las entradas y salidas.
 Se representan como una caja dentro de la cual se
encuentran las variables elegidas (que a su vez conforman
subsistemas)relacionadas por flechas que simbolizan las
interacciones → DIAGRAMA CAUSAL

17. RELACIONES CAUSALES
 Son las conexiones causa-efecto o cualquier otro tipo de
correlación entre las variables.
Tipos
Relaciones simples
(representan la influencia de un elemento
sobreotro)
Directas
Inversas
Encadenadas
Relaciones complejas
(son las acciones deun elemento sobre otro
que implican, a su vez, que este último
actúesobre el primero)
Bucles de realimentación
positiva
Bucles de realimentación
negativa (homeostáticos)

18. RELACIONES CAUSALES SIMPLES
 DIRECTAS O POSITIVAS: el aumento de A causa un
aumento de B, o la disminución de A causa una disminución
de B.
 Ejemplos:
Consumode alimentos Peso
Tráfico Contaminación
Nacimientos Población

19. RELACIONES CAUSALES SIMPLES
 INVERSAS: el aumento de A implica una disminución de B,
o viceversa.
 Ejemplos:
Ejercicio físico Peso
Temperatura Superficie de hielo
Muertes Población

20. RELACIONES CAUSALES SIMPLES
 ENCADENADAS:
 Formadaspor una serie de variables unidas mediante flechas.
 Entre ellas pueden existir relaciones positivas, negativas o ambas.
 Para simplificar su lectura, se interpretan de dos en dos.
 Se pueden resumir con una relación simple entre la primera variable
y la última.
 Si el número de relaciones negativas es par → relación causal positiva
 Si el número de relaciones negativas es impar → relación causal negativa

21. RELACIONES CAUSALES SIMPLES
 ENCADENADAS:
 Ejemplos:
Nacimientos Población Fallecimientos
Nacimientos Fallecimientos
Masa forestal
Protección
del suelo
Erosión
Masa forestal Erosión
Zorros Conejos Hierba
Zorros Hierba

22. ACTIVIDAD
 Simplifica la siguiente relación causal encadenada.

23. ACTIVIDAD
 Simplifica la siguiente relación causal encadenada.
Actividad volcánica Humedaddel suelo

24. RELACIONES CAUSALES COMPLEJAS
 BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVA: al aumentarA
aumenta B, y viceversa (incremento desbocado).
 Se establecen en cadenas cerradas que tienen un número par de relaciones
negativas.
 Ejemplo:
Nacimientos Población Ingreso Ahorro

25. RELACIONES CAUSALES COMPLEJAS
 BUCLES DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA U
HOMEOSTÁTICA:al aumentarA aumenta B, pero el aumento de B
hace disminuir a A.
 Estos bucles tienen a estabilizar los sistemas.
 Ejemplo:
Población Defunciones Liebres Zorros

26. RELACIONES CAUSALES COMPLEJAS
 REGULACIÓN COMBINADA: normalmente los sistemas se
encuentran regulados por varios bucles de realimentación.
Población DefuncionesNacimientos
Liebres HierbaZorros

27. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE
LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA NEGRA
Radiación
Infrarroja
(calor)
Radiación
reflejada
Radiación
electromagnética
solar (luz visible
mayoritariamente)
 Se trata de un SISTEMA CERRADO en el que sólo entra y salen
energía.
 Es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vista térmico,
ya que autorregula su temperatura,manteniéndola a unos 15 ºC.

28. MODELOSDE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE
LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA
LA MAQUINARIA CLIMÁTICA
 Regula el clima planetario y permite hacer predicciones.
 Formadopor la interacción de los subsistemas terrestres: atmósfera
(A),hidrosfera (H), geosfera (G), biosfera (B) y criosfera (C).
S (sistema climático) =AHBGC
 Siete interacciones climáticas:
 El efecto invernadero
 El efecto albedo
 Las nubes
 La existencia de polvo atmosférico
 Los volcanes
 Las variaciones de la radiación solar incidente
 La influencia de la biosfera

29. MODELOSDE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE
LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA
LA MAQUINARIA CLIMÁTICA

30. EL EFECTO INVERNADERO
Concentración de gases
efecto invernadero
(vH2O, CO2, CH4, N2O)
Temperatura

31. EL EFECTO ALBEDO
 ALBEDO: porcentaje de radiación solar reflejada por laTierra del
total de la que incide procedente del Sol.
 Cuanto mayor es la cantidad de radiación reflejada,menor es la que
absorbe la superficie terrestre y, por tanto, menor la temperatura.
Superficies
heladas
Albedo
Temperatura
 Bucle de realimentación
positiva

32. LAS NUBES
 Doble efecto sobre el clima:
 Incrementan el albedo → Reducen la temperatura (nubes bajas)
 Incrementan el efecto invernadero → Aumentan la temperatura (nubes
altas)

33. MODELO DEL CLIMA
(EFECTO INVERNADERO + ALBEDO + NUBES)

34. EXISTENCIA DE POLVO ATMOSFÉRICO
 Causas:
 Emisiones volcánicas
 Impacto de meteoritos
 Incendios
 Contaminación del aire
 Explosión nuclear
 Consecuencias:
 Impide la penetración de radiación solar
 Incrementa la reflexión hacia el exterior
Polvo atmosférico Albedo

35. VOLCANES
 Doble efecto sobre el clima:
 Descenso de la temperatura
(corto plazo)
 Incremento de la cantidad de
polvo atmosférico
 Incremento de SO2, que
forma brumas de H2SO4
 A mayor altura, mayor
permanenciade los efectos
 Incremento de la temperatura
(largo plazo)
 Incremento de CO2
atmosférico → incremento
del efecto invernadero

36. VARIACIONES DE LA RADIACIÓN SOLAR
INCIDENTE
 Variaciones periódicas: ciclos astronómicos de Milankovitch
 Excentricidad de la órbita terrestre (100000 años)
 Cuanto más alargada, más corta es la estación cálida
 Inclinación del eje terrestres (oblicuidad) (41000 años)
 Determina la duración del día y la noche
 Determina la existencia de estaciones
 Posición en el perihelio (precesión) (25800 años)
 Verano en perihelio → Mayor temperatura
 Actualmente,el hemisferio N se encuentra en verano en afelio
 Variaciones graduales
 El Sol emite más energía que en
el momento de su formación.
*Perihelio:punto de la órbita terrestre en el que laTierra se
encuentra a menordistancia del Sol.
*Afelio:punto de la órbita terrestre en el que laTierra se
encuentra más alejada del Sol.

37. INFLUENCIA DE LA BIOSFERA
 HIPÓTESISDE GAIA: laTierra es un gran sistema homeostático que autorregula su
temperatura debido a las interacciones entre los diferentes subsistemas que la componen,
incluida la biosfera que, a través de la fotosíntesis reduce los niveles de CO2 atmosférico y,
por tanto, reduce el efecto invernadero y la temperatura terrestre.