Sistemas ambientales y modelos

TEMA 1. SISTEMAS Y MODELOS
1. Programación
2.- Aproximación a la teoría de Sistemas
DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA-GEOLOGÍA
I.E.S. SANTA CLARA
BELÉN RUIZ
http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-
internacional/sistemas-ambientales-y-sociedades/

Utilizan conocimientos procedentes de ciencias reduccionistas
1. Características de las ciencias
ambientales.
Tienen un enfoque sistémico
Utilizan un método de trabajo interdisciplinar
Se basan en la teoría de sistemas

1. EL ESTUDIO DE MEDIO AMBIENTE ES
INTERDISCIPLINAR
BIOLOGÍA
QUÍMICA
INFORMÁTICA
DERECHO
GEOGRAFÍA
GEOLOGÍA
MATEMÁTICAS …….

METODOS DE ESTUDIO
DE LAS CIENCIAS
AMBIENTALES
2. EL MÉTODO CIENTIFICO

ENFOQUE REDUCCIONISTA
 El reduccionismo , considera que únicamente puede conocer un proceso
cuando se conoce con exactitud todos los elementos que participan.
 Muchas ciencias lo utilizan : la física , la química , la biología molecular.

El desarrollo de la ciencia ha experimentado históricamente un proceso
de especialización formándose diferentes disciplinas científicas y dentro
de éstas, subdisciplinas, lo cual tiene aspectos positivos, como es el de
formar a gente especialista que sabe mucho de una pequeña parcela,
pero este tipo de saber también presenta aspectos negativos, se sabe
muy poco de las cuestiones más generales.
EN PROCESOS COMPLEJOS EN QUE LAS
PARTES INTERACTÚAN (UN ORGANISMO
VIVO), EL ESTUDIO DETALLADO DE CADA
PIEZA NO SIRVE PARA COMPRENDER SU
FUNCIONAMIENTO COMO UN TODO..

1º ENFOQUE REDUCCIONISTA (MÉTODO ANALÍTICO)(MÉTODO
CIENTÍFICO) :
”Consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en
sus componentes más simples y observarlos por separado”
Se basa en la especialización.
Problema Ambiental:la fuga radiactiva de Chernobil.
Para estudiar las causas del accidente, controlar y aminorar los efectos de la
radiactividad sobre las personas y el medio se precisa la intervención de
numerosos especialistas: físicos, químicos, biólogos, ecólogos, radiólogos,
meteorólogos, etc.
Cada especialista emitirá un dictamen según su punto de vista que en muchos
casos será contradictorio con el de otros colegas.
Serán los políticos, tras asesorarse de todos ellos, quienes deban de tomar las
decisiones pertinentes acerca de evacuación de la población, control de la
contaminación, retirada de tierra fértil contaminada, seguimiento de la
contaminación, etc.
A los políticos les gustaría que los distintos expertos y sectores implicados
(agricultores, ganaderos, ciudadanos) facilitaran su tarea mostrando puntos de
acuerdo importantes y no opiniones parciales y divergentes.
¿Hay alguna forma de hacerlo?

3. ENFOQUE SISTÉMICO U HOLÍSTICO
 Los procesos complejos sólo pueden entenderse cuando se consideran
globalmente
 Por muy bien que consideremos la constitución de las diferentes partes de
un organismo , si las consideramos por separado nunca comprenderemos
su funcionamiento
Ambos enfoques son complementarios , pero en las Ciencias
Ambientales predomina el Sistémico

2º ENFOQUE HOLÍSTICO (MÉTODO SINTÉTICO, GLOBAL) :
“Trata de estudiar la globalidad y sus relaciones entres sus partes”
“No se detiene en los detalles”
Consecuencia
APARECEN
PROPIEDADES EMERGENTES
Un equipo de baloncesto es un sistema; antes de fundarse el equipo,
los jugadores no formaban parte de un conjunto,
únicamente poseían destrezas individuales,
pero una vez formado, el conjunto adquiere nuevas destrezas,
mientras que algunas que poseían los individuos
deben sacrificarse para mejorar el juego del equipo.

4. APROXIMACIÓN A LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS
1.- ¿Qué es un sistema ?
 Se define Sistema como una parte del universo que
deseamos separla del resto para estudiarla
 Puede ser tan grande ( La Tierra , un bosque ., un
edificio .) o pequeño ( una charca , una gota de
agua ..) como se quiera .
 Es importante establecer sus límites . Todo lo que
quede fuera se denominará ENTORNO
 A la hora de estudiarlo analizaremos los flujos de
energía y materia

TEORÍA GENERAL DE SITEMAS
(ENFOQUE HOLÍSTICO)
SISTEMA
CONJUNTO DE OBJETOS
QUE MANTIENEN RELACIÓN
O INTERACCIÓNES
(INTERCAMBIO DE ENERGÍA,
MATERIA, INFORMACIÓN)
ENTRE SÍ Y CON SU ENTORNO
CONSECUENCIA APARECEN
PROPIEDADES
EMERGENTES (están
ausentes en el estudio
de las partes por
separado)

Una playa
(la energía de la playa
y el oleaje mueven
las partículas de arena
constantemente
de modo que interaccionan
entre ellas, con las rocas
y con los seres vivos
que habitan).
Un instituto
Un ecosistema ……
S
I
S
T
E
M
A
S

cerillas
N
O
S
O
N
S
I
S
T
E
M
A
S

El sistema Tierra
Sistema
Tierra
Sistema
Sol
Sistema
espacio
Sistema
Luna
Magnetosfera
Geosfera
Atmósfera
Hidrosfera
Biosfera

El medio ambiente es el conjunto de elementos
exteriores a él con los que intercambia materia y
energía o información.
Interacción de
Medio Natural
ATMÓSFERA
HIDROSFERA
Y
CRIOSFERA
GEOSFERA BIOSFERA
S = A U H U B U G U C

2. Tipos de Sistemas
 Sistemas Abiertos : Intercambian matería y energía con el entorno . Seres vivos.
 Sistemas Cerrados : Intercambian energía pero no materia ( se recicla dentro del
sitema ) . Ecosistemas
 Sistemas Aislados : No intercambian materia y energía.

Tipos de sistemas
SISTEMA
SOLAR
CHARCACHARCA
ABIERTOS CERRADOS AISLADOS
CIUDAD
MATERIA ENERGÍA
MATERIA
(productos
desecho
y
manufacturados)
ENERGÍA
(calor)
MATERIA ENERGÍA MATERIA ENERGÍA
MATERIA
(se recicla)
ENERGÍA
ENERGÍAMATERIA

¿ Qué tipo de
sistemas somos
los seres vivos ?
¿ Por qué ?

Una ciudad , una charca y el universo
¿ de qué tipo es cada sistema ? ¿ Por qué ?

2. LOS SISTEMAS Y LA ENERGÍA
En un sistema no resulta importante estudiar en detalle cada componente sino las interacciones
que serán las que nos permitirán conocer el funcionamiento global ( Enfoque Holístico )
Las relaciones entre los componentes de un ecosistema consisten en flujos o intercambios de
materia o energía , por lo que los sistemas han de seguir las leyes de la termodinámica
1.- LEY DE LA TERMODINÁMICA
La energía ni se crea ni se destruye , sólo se transforma de una forma a otra
( sin embargo cierta cantidad de energía se libera en forma de calor , y aunque no
desaparece , se pierde a efectos prácticos pues no sirve para realizar trabajos prácticos )

 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “CONSERVACIÓN DE
LA ENERGÍA”: La energía no se destruye, sólo se transforma”
E E
N N
E T
R R
G A
Í N
A T
E
ENERGÍAENERGÍA
ALMACENADAALMACENADA
E S
N A
E L
R I
G E
Í N
A T
E
ENERGÍA ENTRANTE = ENERGÍA ALMACENADA + ENERGÍA SALIENTE

1º PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA

2 .- LEY DE LA TERMODINÁMICA : LA ENTROPÍA
En cada transferencia , la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y
organizada a otra más dispersa o desorganizada
Según la 2ª ley de la termodinámica , sólo los
procesos exergónicos pueden ocurrir
espontáneamente

 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “LEY DE LA
ENTROPÍA”:
consecuencia
transformación
ENTROPÍA (GRADO
DE DESORDEN)
consecuencia
Energía dispersa
desorganizada
ENTROPÍA (GRADO
DE DESORDEN)=>
orden
Energía
organizada y
concentrada
El Universo tiende hacia un estado de máxima entropía (máximo desorden)

EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE ENERGÍA PUEDE SE UN MODELO PARA
LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA A LO LARGO DE LAS CADENAS TRÓFICAS Y
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a

En Los procesos naturales espontáneos ,siempre aumenta la entropía
( 2º principio de la termodinámica ).
Se define ENTROPÍA magnitud que mide la relación entre la energía y el grado de
desorden . Cuanto mayor orden exista ,más concentrada será la energía y más baja
será la entropía

LA ENERGÍA NO SE PUEDE RECICLAR,
FLUYE INELUDIBLEMENTE EN UNA
DIRECCIÓN
¿Cómo se mide la calidad de energía que
tienen los seres vivos?
se mide por la capacidad que tienen los seres vivos
para realizar trabajo utilizando esa energía

energía de alta
calidad
(de baja entropía).
Se denomina:
concentrada,
útil o disponible.
energía de baja
calidad
(de alta entropía).
Se denomina:
dispersa,
no útil o no disponible.
En un sistema aislado,
la energía útil que contiene está
destinada a agotarse,
a transformarse en energía de alta
entropía
Entropía Máxima => EQUILIBRIO
TERMODINÁMICO
SISTEMA NO TIENE CAPACIDAD
DE REALIZAR TRABAJO

Los seres vivos son sistemas
ordenados (baja entropía ) a
expensas de comer y
expulsar al entorno
moléculas (CO2 y calor ) de
elevada entropía
los seres vivos son sistemas abiertos que reducen su entropía a base
de aumentar la del entorno

BAJA ENTROPÍA
CALOR
CO2
VAPOR
DE AGUA MANTIENEN
SU
BAJA
ENTROPÍA
INTERIOR
LIBERANDO
AL ENTORNO
AL
RESPIRAR
CO2
Y
VAPOR DE
AGUA
(MOLÉCULAS
DE ALTA
ENTROPIA)
SERES VIVOS SON:
SISTEMAS
ORDENADOS
SISTEMAS
ABIERTOS
¿Cómo cumplen el 2º Principio de la Termodinámica?

UN SER VIVO QUE NO SE ALIMENTA:UN SER VIVO QUE NO SE ALIMENTA:
PRONTO ALCANZARÍA SU EQUILIBRIOPRONTO ALCANZARÍA SU EQUILIBRIO
TERMODINÁMICO,TERMODINÁMICO,
LA MUERTELA MUERTE
(entropía máxima)(entropía máxima)

En los sistemas abiertos o cerrados
La entropía puede mantenerse
constante disminuirse

Seres Vivos
La entropía de su interior
¿Cómo?
la disminuyen
pero
Energía útil
sistema +
entorno
disminuye
(aunque la del
sistema
aumente)
Introducen energía del
medio constantemente
Energía
exergónica
del Sol
Realizan
reacciones
endergónicas:
construyen
macromoléculas
Con la respiración
aumentan
la entropía del
entorno
Seres Vivos
La entropía de su interior
¿Cómo?
la disminuyen

1. Las variables o factores se relacionan con flechas y signos (+) , (-)
Relación directa o positivaRelación directa o positiva: “un aumento de A produce un aumento de B” / “una
disminución de A produce una disminución de B”.
Relación inversa o negativa: “un aumento de A produce una disminución de B o
viceversa”
Erosión + Colmatación
Contaminación Vida-
3. DIAGRAMAS DE FORRESTER. REGLAS PARA LA
ELABORACIÓN DE DIAGRAMAS CAUSALES.

Si es impar
Relación
-
Si es par
(Cero es par)
Relación
+
Relaciones encadenadas: “formadas por una serie de variables unidas mediante
flechas”
 Se reducen a una sola relación:
 Se cuenta el número de relacionesSe cuenta el número de relaciones negativasnegativas

Tala Bosque Erosión Colmatación
Volumen de Agua
+
+
-
Relaciones Negativas: 1 => impar =>Relaciones Negativas: 1 => impar => RELACIÓN -RELACIÓN -

Diagramas de Forrester
Relación directa entre variables Relación inversa entre variables
Oleaje
OleajeViento
Viento Radiación
RadiaciónNubosidad
Nubosidad
+
+ ▬
▬
Actividad
volcánica
Polvo en la
atmósfera
Radiación solar
en el suelo
Temperatura
del suelo
Evaporación
desde el suelo
Humedad
del suelo
+ + + ▬▬

Relaciones complejas: bucles de
realimentación o retroalimentación
“Una relación causal que se cierra sobre sí
misma”
TIPOS DE BUCLES
REALIMENTACIÓN
POSITIVA
REALIMENTACIÓN
NEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS

BUCLES DE REALIMENTACIÓN
POSITIVA
 Cadenas cerradas que tienen un número par
(o cero) de relaciones negativas
sedimentación
tamaño obstáculo
(duna)+
+
+
Refleja la potencialidad del sistema para crecer descontroladamentesistema para crecer descontroladamente, por lo
que se dice que presenta un comportamiento explosivocomportamiento explosivo que desestabiliza los
Sistemas, tienden a amplificar los cambios y conducir a los sistemas hacia
un punto de inflexión donde un nuevo equilibrio es adoptado.

ALBEDO
TEMPERATURA
SUPERFICIE
HELADA
-
-
+ +

 Escribe el bucle de retroalimentación establecido entre: Espesor del suelo fértil ,
infiltración en el suelo y erosión.

NEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS
 Cadenas cerradas que tienen un número
impar de relaciones negativas
Presa Depredador-
-
+
Este tipo de bucles tienden a estabilizar
los sistemas, son estabilizadores u homeostáticosestabilizadores u homeostáticos ,,
cuando la salida de un proceso inhibe o invierte el funcionamiento del mismo proceso
de tal manera que logra reducir el cambio. Así se contrarresta la desviación.

Curva sigmoidea o logística
Límite de carga o capacidad de cargaLímite de carga o capacidad de carga
(nº máximo de individuos que se pueden mantener
en unas determinadas condiciones ambientales)

ACTIVIDAD
Escribe el bucle de retroalimentación establecido entre :
Radiación solar en el suelo , temperatura en el suelo , evaporación desde el suelo ,
nubosidad

TEMPERATURA
ALBEDO
SUPERFICIE
HELADA-
-
++
NUBES
EFECTO
INVERNADERO
+
+
+
+
+
-
RADIACIÓN
INCIDENTE
+
ERUPCIONES
VOLCÁNICAS
Polvo , SO2,
H2SO4
CO2,
+
+
+
+
RADIACIÓN
REFLEJADA
+

consecuencia
Hay dos bucles positivos
Albedo Efecto Invernadero
Están en equilibrio dinámicoequilibrio dinámico
que podría peligrar por un
cambio brusco (catastrófico)
de las condiciones
Ambientales que inclinaría la
Balanza en uno u otro sentido
Siendo casi imposible retornar
A la situación de equilibrio

Actividad
volcánica
Polvo en la
atmósfera
Radiación solar
en el suelo
Temperatura
del suelo
Evaporación
desde el suelo
Humedad
del suelo
+ + + ▬▬
Nubosidad
+▬ Bucle de realimentación
Radiación solar
en el suelo
▬ +
Evaporación
desde el suelo
Nubosidad
▬
+Temperatura
del suelo
+Espesor de
suelo fértil
+ ▬
Infiltración
en el suelo
Erosión
▬
+

Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester
+
▬Fusión de
la nieve
+Temperatura
de la atmósfera
Temperatura
del suelo
Energía solar
absorbida por
la superficie
Superficie
cubierta de nieve
Albedo
terrestre
Factores astronómicos
(excentricidad de la órbita
terrestre y otros)
Emisión de cenizas
y aerosoles por la
actividad volcánica
Transparencia
de la atmósfera
▬
▬
+
+
+
+

Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester
+
Oxígeno disuelto
en aguas profundas
Emisión de CO2 por la
actividad volcánica
Abundancia
de animales
Acumulación
de materia orgánica
Convección en las
masas de agua
Estratificación de las
masas de agua
Temperatura de
la atmósfera
Actividad de
bacterias anaerobias
Producción de CO2,
H2S y metano
Concentración de estos
gases en la atmósfera
Efecto
invernadero
Emisión de CO2 por la
actividad industrial
+
+
+
+
+
++
+
▬
▬
+
+
Factores externos que pueden alterar el ciclo

ACTIVIDAD:
Establecer las relaciones encadenadas y verificar el tipo de relación final del proceso de la
eutrofización en un un ambiente acuático entre las siguientes variables dadas en orden
Uso de fertilizantes del suelo →nutrientes minerales en las aguas → algas → organismos
desintegradores→ oxígeno disuelto en el agua→ vida acuática
Ej la eutrofización de ambientes acuáticos

Seguimos practicando
1.- Establece las relaciones causales entre :
tasa de mortalidad →defunciones → población
2.- Más dificil todavía :
tasa de natalidad →nacimientos →
población→ tasa de mortalidad →muertes →
población

Sistemas complejos
Concentración
de CO2 en la
atmósfera
+
▬
Radiación
térmica emitida
al espacio
Temperatura
de la atmósfera
Efecto invernadero
▬ ▬
Temperatura
de los océanos
Solubilidad
del CaCO3
Formación
de conchas
y esqueletos
de CaCO3
Acumulación de
CaCO3 en el
fondo marino + ▬
▬
CO2 (en forma
de CaCO3)
▬
CO2

Relaciones entre el efecto
albedo , el CO2
atmosférico las
erupciones volcánicas y la
temperatura de la Tierra.

TRANSFERENCIA TRANSFORMACIÓN
ENERGÍA Y MATERIA CAMBIAN DE
LOCALIZACIÓN PERO NO CAMBIAN DE
ESTADO.
Ejemplos:
Agua moviéndose de un río al mar.
Energía química en forma de azúcares
moviéndose de un herbívoro a un carnívoro.
Los animales carnívoros comiendo otros
animales.
El agua de un río.
AMBOS LA MATERIA Y ENERGÍA FLUYEN Y
CAMBIAN DE ESTADO, DE NATURALEZA
QUÍMICA (se forma un nuevo producto final)
O SU ENERGÍA.
Ejemplos:
Energía y materia se mueven a través de los
ecosistemas.
Glucosa soluble convertida en insoluble,
almidón en las plantas.
La luz convertida en calor por la superficie
radiante.
Quemas combustibles fósiles.
Fotosíntesis.
TRANSFERENCIAS Y
TRANSFORMACIONES

FLUJOS Y RESERVAS

Describe los procesos de transferencia y transformación que
observas en la figura, así como los flujos y reservorios
representados en la siguiente figura:

INTERCAMBIO
DE MATERIA Y
ENERGÍA EN UN
ECOSISTEMA
INMADURO
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?
ID=000777721d4f838996e8a

LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ILUSTRAN EL FLUJO GENERAL EN UN ECOSISTEMA. LA ENERGÍA
FLUYE DE UN COMPARTIMENTO A OTRO, EN LA CADENA TRÓFICAS. CUANDO UN ORGANISMO SE
ALIMENTA DE OTRO, LA ENERGÍA QUE SE MUEVE ENTRE ELLOS ES EN LA FORMA DE ENERGÍA
QUÍMICA ALMACENADA: EN EL CUERPO DE LA PRESA.
http://www.ebooksampleoup.com/ecom
merce/view.jsp?
ID=000777721d4f838996e8a

BIOSFERA COMO SISTEMA

Un modelo no es una representación de la realidad sino una
simplificación de la misma.
No es aplicable fuera del entorno para el que ha sido formulado.
Cuando un modelo no funciona, porque no explica
satisfactoriamente la realidad, se modifica o se desecha y se
sustituye por otro.
SE USAN LOS MODELOS PARA MOSTRAR LA ESTRUCTURA O
FUNCIONAMIENTO DE UN OBJETO, DE UN SISTEMA O
CONCEPTO O PARA PREDECIR QUÉ OCURRE SI ALGO CAMBIA.
MODELO: representaciónMODELO: representación
simplificada de la realidad.simplificada de la realidad.

PUNTOS FUERTES Y LAS LIMITACIONES DE LOS
MODELOS
FORTALEZAS (PUNTOS FUERTES) DEBILIDADES (LIMITACIONES)
 Más fácil de trabajar con ellos que con la
complejidad de la realidad.
 Puede ser usado para predecir los efectos
de un cambio en las entradas del sistema.
 Puede ser aplicado a otras situaciones
similares.
 Nos ayuda a ver patrones (situaciones que
se repiten)
 Pueden ser usados para visualizar
pequeñas cosas (átomos) o grandes cosas
(Sistema Solar).
 La precisión es baja porque el modelo es la
representación de la realidad simplificada.
 Si los supuestos son erróneos, el modelo
tendrá errores.
 Las predicciones pueden ser inexactas.

MODELOS DE SISTEMAS OMODELOS DE SISTEMAS O
SISTEMASSISTEMAS
 MODELO DE CAJA NEGRA
 MODELO DE CAJA BLANCA

MODELO DE SISTEMAS DE CAJAMODELO DE SISTEMAS DE CAJA
NEGRANEGRA
“Sólo nos fijamos en las entradas y en las salidas,
de materia, energía e información”
SISTEMASISTEMA
E
N
T
R
A
D
A
S
S
A
L
I
D
A
S

TIPOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA
 ABIERTOS: intercambio de
materia y energía.
 CERRADOS: intercambio de
energía
 AISLADOS: sin intercambio.

EJEMPLOS DE SISTEMAS
SISTEMA
SOLAR
CHARCACHARCA
ABIERTOS CERRADOS AISLADOS
CIUDAD
MATERIA ENERGÍA
MATERIA
(productos
desecho
y
manufacturados)
ENERGÍA
(calor)
MATERIA ENERGÍA MATERIA ENERGÍA
MATERIA
(se recicla)
ENERGÍA
ENERGÍAMATERIA

MODELO DE SISTEMAS DE CAJAMODELO DE SISTEMAS DE CAJA
BLANCABLANCA
“Observamos el interior de un sistema.
Su representación forma un diagrama causaldiagrama causal”
E
N
T
R
A
D
A
S
S
A
L
I
D
A
S
A B
C
D
E

Modelos analógicos de algunos sistemas
Túnel del viento
Maqueta Maqueta

Variables independiente y dependiente
Características de un modelo numérico
 Variable independiente: toma valores sin verse afectada
por lo que ocurre en el sistema.
 Variable dependiente: es cualquiera cuyos valores
dependan del que tomen la variable independiente.
La variable independiente suele llamarse x y la
dependiente y.
La gráfica
representa la
relación entre el
espacio (variable
dependiente) y el
tiempo (variable
independiente)

Ecuaciones diferenciales dependientes del tiempo

Gradientes

Ecuaciones lineales y no lineales

Modelos digitales de algunos sistemas
Previsión
de riesgos
Sistemas
de alerta
temprana
Ordenación del territorio Diseño de estructuras

MODELO DE DESARROLLO SOSTENIBLE O
SUSTENTABILIDAD
La HIPÓTESIS DE GAIA es un
conjunto de modelos científicos
de la biosfera en el cual se
postula que la vida fomenta y
mantiene unas condiciones
adecuadas para sí misma,
afectando al entorno.
Se argumenta que la Tierra es
un organismo de tamaño
planetario y la atmósfera es el
organismo que regula y conecta
todas sus partes.
“LA BIOSFERA MANTIENE LA
COMPOSICIÓN DE LA
ATMÓSFERA EN CIERTOS
LÍMITES POR MECANISMOS
DE REALIMENTACIÓN
NEGATIVA”
Se basa su argumento en estos hechos:
1.La Temperatura de la superficie de la Tierra es constante
aunque el Sol la energía emitida por él sea un 30% más que
cuando la Tierra fue formada.
2.La composición de la atmósfera es constante con un 79% de
nitrógeno, 21% de oxígeno y 0,03% de dióxido de carbono. El
oxígeno es un gas muy reactivo que debería reaccionar pero
no lo hace.
3.La salinidad de los océanos es constante alrededor de un
3,4% pero los ríos arrastran las sales hacia el mar y deberían
incrementar la salinidad de estos.
http://tvpclub.blogspot.com.es/2010/06/gaia
-hypothesis-three-levels-of.html

Lovelock en 2007 publicó “La
venganza de la Tierra”
El considera que la edad de la Tierra
actualmente se correspondería con
una “anciana Señora” que ha
recorrido más de la mitad de su vida
como un planeta y ahora no puede
recuperarse de los cambios tan bien
como ella solía hacerlo.
Sugiere que puede estar entrando en
una fase de realimentación positiva
cuando el equilibrio previamente
estable se convierta en inestable y
por lo tanto se trasladará a un nuevo
estado de equilibrio más caliente.
Polémicamente, el sugiere que la
población humana sobrevivirá pero
con una reducción de un 90%.
http://www.viajesconmitia.com/wp-
content/uploads/2010/04/revenge_of_gaia.jpg

SISTEMAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERÍSITCAS
 EFICIENCIA => energía utíl, el trabajo o la salida de energía dividida por la energía
consumida =>
Eficiencia= trabajo o energía producida/ energía consumida
Eficiencia = salidas/entradas
(multiplicado por 100% si se quiere expresar por un porcentaje)
1. COMPLEJIDAD Y ESTABILIDAD
La mayoría de los ecosistemas son muy complejos. Es más
probable que un alto nivel de complejidad hace más estable el
sistema el cual puede resistir el estrés y los cambios que uno
simple, siempre que pueda tomar otro camino si uno es
eliminado.
Si una comunidad tiene un número de depredadores y uno es
eliminado por una enfermedad, los otros se incrementaran
puesto que hay más presas para ellos para comer y el
número de presas no se incrementan. Si el sistema fuese
simple podría perder la estabilidad.
 El ecosistema Tundra es bastante simple y por tanto la
población en ellos puede fluctuar ampliamente, Ejemplo:
La población de lemming
https://en.wikipedia.org/wiki/Lemming

COMPLEJIDAD Y ESTABILIDAD
 Monocultivos (sistemas en los que hay
mayoritariamente un cultivo) son también simples y por
tanto vulnerables a un propagación repentina de una
enfermedad afectando a una gran área con
devastadores efectos.
Ejemplos: la propagación de la plaga de la patata en
Irlanda (1845-8) proporciona un ejemplo; la patata era
el mayor cultivo de Irlanda y las consecuencias
biológicas, económicas y políticas fueron severas.
http://chrismielost.blogspot.com.es/2012/05/la-patata-la-gran-
hambruna-irlandesa-y_13.html
Memorial de la Gran Hambruna en Dublín dedicado a los
1.383.350 muertos que se produjeron durante la Gran Hambruna
Irlandesa que pudieran ser más y a los que podríamos añadir las
otras víctimas, los emigrantes que tuvieron que abandonar su
tierra, su hogar y las pocas posesiones que tenían para tratar de
buscar las oportunidades que le eran negadas en su propia
nación (imagen procedente de
http://innisfree1916.wordpress.com )

2. EQUILIBRIO
Es la tendencia del sistema a retornar a su
estado original después de una perturbación.
Existe un estado de equilibrio entre los
componentes del sistema.
Los sistemas abiertos existen en un estado de
equilibrio o de equilibrio estable.
El equilibrio evita cambios súbitos en los
sistemas, aunque esto no significa que no tengan
cambios. Si los cambios existen se mueven entre
los limites.
El estado estacionario de equilibrio es
característico de los sistemas abiertos donde hay
continuas entradas y salidas de energía y materia
, pero el sistema como un todo permanece en
más o menos en el estado constante. (Ejemplo: el
climax de un ecosistema)
http://ecosistemasnatura5.blogspot.com.es/2013/11/funcionami
ento-de-los-ecosistemas.html

2. EQUILIBRIO
La realimentación negativa estabiliza al sistema en torno el
estado estacionario. Tiende a amortiguar, neutralizar o
contrarrestar las desviaciones del estado de equilibrio,
estabiliza el sistema manteniéndolo en el equilibrio
estacionario.
En el equilibrio estacionario no hay grandes cambios pero
puede haber pequeñas fluctuaciones a corto plazo. Ejemplo un
cambio en el clima, el sistema retornará a su previa condición
de equilibrio tras la eliminación de la perturbación
Algunos sistemas pueden someterse a largo plazo a cambios
en su equilibrio mientras conserven la integridad del sistema
(Ejemplo: sucesión ecológica)
http://ecosistemasnatura5.blogspot.com.es/2013/11/funcionami
ento-de-los-ecosistemas.html

Límite de carga (k)
Tiempo
Nº
individuos
(N)
Crecimiento
exponencial
Crecimiento
logístico
Equilibrio estacionario
=>fluctuaciones de la
población entorno al límite
de carga

Ejemplos de mantenimiento del estado estacionario de
equilibrio(se mantienen por realimentación negativa)
http://www.deperu.com/abc/como-hacer/2828/como-limpiar-un-
tanque-de-agua
Tanque de agua
En economía, la bolsa puede ser estable
pero hay flujo de entradas y salidas en la
bolsa.
http://rpolio.blogspot.com.es/2014/09/la-bolsa-de-
valores.html

En ecología, una población de hormigas o de cualquier organismo puede
permanecer constante, pero los organismos nacen y mueren. Cuando los
nacimientos y las defunciones son iguales no hay cambio neto en la población
http://www.hormigapedia.com
Un ecosistema maduro, como un bosque está en
estado de equilibrio estacionario siempre que no
haya cambios a largo plazo. Parece lo mismo para
largos periodos de tiempo aunque todos los árboles
y demás . organismos estén creciendo o
moribundos o estén siendo remplazados por otros
más jóvenes. Sin embargo, hay flujo de entradas y
salidas del sistema (la luz entra desde el sol, la
energía sale en forma de calor; la materia entra con
la lluvia y los gases las salidas son debidas a la
lixiviación del suelo. Sin embargo a lo largo de los
años hay un equilibrio entre las entradas y salidas.

http://m.efdeportes.com/articulo/el_desarrollo_del_equilibrio_en_el_area
_de_educacion_fisica/53
Gente que se mantiene en un peso
constante, aunque quemen todas las
calorías que se obtienen de la comida. En
caso de que aumente o disminuya el peso
no hay estado de equilibrio estacionario.
Mantenimiento de la Temperatura constante del
cuerpo. Sudamos y tiritamos para mantener la
Tª corporal en torno a 37ºC.

Ejemplos equilibrio estático
No hay cambio a lo largo del tiempo.
Ejemplos:
Una pila de libros los cuales no se mueven a menos que sean derribados.
Un montón de piedras
Cuando un equilibrio estático es perturbado adoptará un nuevo equilibrio como
resultado de la perturbación.
No cambian su posición o estado, no ocurre en los sistemas vivos puesto que
presentan cambios de energía y materia.

Ejemplos de equilibrio estable e inestable
Equilibrio estable el sistema tiende a retornar al
mismo equilibrio después de una perturbación.
En un equilibrio inestable el sistema retorna a
un nuevo equilibrio después de una
perturbación (Ejemplo el posible cambio
climático actual que nos llevaría hacia un clima
más cálido.

POSITIVOS:
Cambian un sistema a un nuevo estado.
Desestabilizan a medida que el cambio aumenta.
NEGATIVOS:
Retornan a su estado original.
Se estabilizan a medida que el cambio se reduce.

 La resilencia es una medida de como el
sistema responde a una perturbación. Es
la habilidad del sistema a retornar a su
estado inicial después de una
perturbación. Si la resilencia es baja se
entrará en un nuevo estado.
 Cuanto mayor es la resilencia del
sistema mayor perturbación puede
afrontar el sistema.
 La resilencia en general es considerada
como positiva. Ejemplo los bosques de
Eucalipto en Australia que tienen una alta
resilencia porque después de un fuego
sus troncos crean brotes y como las
demás especies han sido destruidas no
presentan competencia.
 La resilencia también puede ser
considerada negativa, por ejemplo con
las bacteria patógenas resistentes a
antibióticos
RESILENCIA DEL SISTEMA

Factores que afectan la resilencia de un ecosistema
http://www.gerrymarten.com/ecologia-humana/capitulo11.html
Mayor resilencia:
Cuanto mayor diverso y complejo es un ecosistema la resilencia aumenta puesto que hay más
interacciones entre las diversas especies.
Cuanto mayor diversidad genética en una especie.
Especies con una amplitud geográfica grande.
Cuanto más grande es el ecosistema, porque los animales pueden encontrase entre ellos y hay
menos efecto borde.
El clima tropical aumenta la resilencia porque la luz, la temperatura y el agua no están limitados por
lo que la tasa de crecimiento es alta, mientras que en el Ártico el crecimiento de las plantas es bajo
porque la fotosíntesis es baja.
La rapidez de reproducción. “r estrategas cuya reproducción es rápida pueden recolonizar el
sistema mejor que los k estrategas”.
Los humanos pueden eliminar o mitigar las amenazas del sistema (eliminar la contaminación,
reducir las especies invasoras) y esto produce como resultado mayor resilencia.

TIPPING POINTS (PUNTOS DE INFLEXIÓN)
Pequeños cambios en un sistema puede
que no produzcan grandes cambios,
pero cuando estos cambios alcanzan el
umbral de equilibrio, el punto de
inflexión el sistema puede
transformarse y cambiar a otro con
comportamiento muy diferente.
La realimentación positiva conducirá al
sistema a un nuevo equilibrio estable.
Los ecosistemas alcanzan un punto de
inflexión cuando experimentan un cambio a
un nuevo estado in el cual hay
significativos cambios en su biodiversidad
y en los servicios que ofrece.
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?
ID=000777721d4f838996e8a

Características de los puntos de inflexión
 Los cambios de realimentación positiva hacen que sean irreversibles.
Ej: deforestación => reduce la lluvia => aumenta el riesgo de
incendios => aumenta la deforestación.
 Hay un umbral a partir del cual son más rápidos los cambios.
 El punto límite no puede ser predicho de forma precisa.
 Los cambios son de larga duración.
 Los cambios no revierten a su estado original.
 Hay un significativo lapso de tiempo entre la presión que conduce al
cambio y la aparición de impactos creando grandes dificultades en la
toma de decisiones.

Ejemplos puntos de inflexión
EUTROFIZACIÓN, el lago
llega a estar eutrofizado y le
llevaría un gran esfuerzo
volver a su estado inicial
http://triplenlace.com/2012/09/27/eutrofizacion-causas-y-efectos/
EXTINCIÓN DE ESPECIES CLAVES. Los
elefantes “son una especie clave y eliminarlos
significa alterar el hábitat. Puede transformar el
ecosistema en un nuevo estado el cual no puede
ser revertido
http://ecoplanetaverde.com/?tag=trafico

https://geekcom.wordpress.com/2009/07/08/
MUERTE DE LOS
ARRECIFES DE CORAL, la
acidificación de los océanos
mata a los arrecifes de coral
y no puede ser regenerado.
http://ocw.unican.es/ciencias-sociales-y-juridicas/biogeografia/materiales/tema-6/6.3.4-el-litoral-
de-los-tropicos-manglares-y
http://ocw.unican.es/ciencias-sociales-y-
juridicas/biogeografia/materiales/tema-6/6.3.4-el-litoral-de-
los-tropicos-manglares-y

BIBLIOGRAFÍA
 Environmental Systems and Societies. 1º Bachillerato. RUTHERFORD, Jill.
WILLIAMS, Grillian. ED. Oxford IB Diploma Programme.
 Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora,
MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.
 Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA,
Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando,
MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO,
Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad.
 Ciencias de la Tierra y mediambientales 2º bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio,
ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.
 Dar sombra a la Tierra. KUNZING, Robert. National Geographic. Octubre 2009.

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