TEMA 1 EL ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE

TEMA 1 EL ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE
1. LAS CIENCIAS DE LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
1.1 ¿QUÉ ES EL MEDIO AMBIENTE?
Definición de medio ambiente
Todos somos conscientes que hay “algo” de lo que formamos parte, y ese “algo” nos afecta
en nuestras actividades y también nos afecta a nosotros, ese “algo” es el medio ambiente
El término medio ambiente en español es redundante, las dos palabras tienen un significado
semejante: todo lo que rodea a una persona o cosa e incide en sus actividades
Durante mucho tiempo el término medio ambiente ha tenido un carácter antropocéntrico, el
medio ambiente se definía siempre en relación con los grupos humanos. El ser humano era el
dominador de la naturaleza y consideraba que esta era un recurso a su servicio
La definición de medio ambiente propuesta en 1973 por la Conferencia de Naciones
Unidas en Estocolmo cambia un poco este enfoque, da una definición humanizada, pero no
tan antropocéntrica.
“ El medio ambiente es el conjunto de componentes físicos, químicos y biológicos y
sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo de tiempo,
sobre los seres vivos y las actividades humanas”
En cualquier caso todas las definiciones que se puedan dar del medio ambiente tienen en
común, que siempre el medio se define en relación a otra entidad, es siempre el entorno de
algo o alguien, y no se pone límites a la naturaleza ni a los componentes del medio ambiente
Ecología y ecologismo
A partir de la década de los años 60 el término medio ambiente empieza a popularizarse, con
la divulgación de las investigaciones procedentes de una ciencia: la Ecología, nacen lo que se
denomina la conciencia ecológica ambiental.
Aparece un nuevo movimiento social, el ecologismo que se apropió de los postulados y la
terminología de la Ecología, y los utilizaba par luchar contra actuaciones poco respetuosas
con el medio ambiente, pero en muchos casos lo hacían con poco rigor científico, no hay que
confundir Ecología con ecologismo.
La Ecología es una ciencia dedicada al estudio de ecosistemas, el ecologismo es un
movimiento social, bastante heterogéneo, de organizaciones muy diversas, con un objetivo
común de sensibilizar a la opinión pública sobre problemas ambientales y el respeto a la vida.
Se dedica más a la acción que a la investigación.
Pero los movimientos ecológicos han tenido importancia para que se reconociesen la
magnitud de los problemas ambientales, y para concienciar de que no se podían resolver solo
con medidas tomadas por los gobiernos individualmente, los problemas transcienden los
límites territoriales y necesitaban soluciones a nivel internacional. No valía solo con proteger
la naturaleza, se necesitaba cambios profundos
1.2 OBJETIVO DE LAS CTMA
Son unas ciencias que tratan de entender de forma global el funcionamiento de la Tierra, las
relaciones que se producen entre los componentes del sistema Tierra, incluida la Biosfera.
Desde un perspectiva global se pude considerar la vida como un el intercambio continúa de
materia, energía e información, y el lugar donde se produce ese intercambio es la tierra, la
tierra también participa de forma activa en el desarrollo de la vida
HIPÓTESIS GAIA
Esta hipótesis trata de aunar conocimientos de Biología y Geología, el autor se llama a si
mismo geofisiólogo.
Propuesta por Lovelock en 1979, un científico que trabajo para la NASA en la búsqueda de
métodos y sistemas que permitieran la detección de vida en Marte y en otros planetas. A
Lovelock le llamaron la atención las radicales diferencias que existían entre la Tierra y los
dos planetas más próximos, fue la singularidad de las condiciones de la Tierra lo que le llevó
a formular su primera hipótesis.
Concibe la tierra como un gigante organismo vivo, con la capacidad de acondicionar el aire
del planeta entero, y por lo tanto con capacidad homeostática para regular los procesos
relacionados con la vida. Los seres vivos son capaces de autorregular las condiciones del
planeta para hacer su entorno físico (especialmente temperatura y composición química de la
atmósfera) más adecuada con las especies que conforman la «vida».
- Con anterioridad a la formulación de la Hipótesis de Gaia se suponía que La Tierra
poseía las condiciones apropiadas para que la vida se diese en ella, y que esta vida se había
limitado a adaptarse a las condiciones existentes, así como a los cambios que se producían
en esas condiciones.
- La Hipótesis de Gaia lo que propone es que dadas unas condiciones iniciales que
hicieron posible el inicio de la vida en el planeta, ha sido la propia vida la que las ha ido
modificando, y que por lo tanto las condiciones resultantes son consecuencia y
responsabilidad de la vida que lo habita.
Los argumentos que utilizan son:
- La biosfera regula la cantidad de oxígeno atmosférico, manteniéndolo en un 21%,
proporción ideal para la existencia de árboles y otros seres vivos
-La atmósfera tiene una composición anómala respecto al nitrógeno estable, en otros
planetas el nitrógeno está en forma de óxidos, esto es debido a la producción por los seres
vivos, que transforman los óxidos de nitrógeno, con consumo de energía
- la temperatura media de la tierra se ha mantenido estable a través de la vida de la
tierra, a pesar de aumentar la energía liberada por el sol, esto ha sido posible a la intervención
de los seres vivos
- La mayoría de los gases de la atmósfera tienen un origen biótico principalmente.
Según esta hipótesis, los seres vivos, y en su conjunto la biosfera, han adquirido la capacidad
de controlar el medio ambiente para cubrir sus necesidades.
1.3 CARACTERÍSTICAS DE LAS CTMA
Ciencia multidisciplinar que incorpora y trata de integrar conocimientos de muchas áreas:
Biología, Geología, Física, Química, Economía, Sociología, etc.
El medio ambiente es una realidad compleja, es el resultado de la acción de muchos factores
que interactúan, y que deben de considerarse en su conjunto, por lo que resulta complicado
su estudio. Para comprender el funcionamiento global de la tierra, no se pueden estudiar
aisladamente los fenómenos, cualquier cambio en la litosfera, atmósfera u otro componente de
la tierra, supone modificaciones más o menos importantes en otros componentes.
Por ejemplo cuando se va a realizar un estudio ambiental de cualquier tipo, como una obra
pública, como construir una carretera, una estación de ski, o proponer una zona de parque
natural, hay que tener en cuenta además de las repercusiones que está actividad va a tener en
el medio natural, también el medio humano, (social, económico, cultural), se necesita un
estudio y planificación ambiental.
El estudio del medio ambiente comenzó a realizarse en las últimas décadas del siglo XX, con
dos objetivos importantes:
- Comprender la dinámica del medio ambiente y las interacciones con la
humanidad
- Cambiar la perspectiva humana para integrarnos en el medio ambiente, asimilar
nuestra verdadera identidad como un componente más del medio, y no como un
elemento ajeno al medio, al que puede explotarlo y manipularlo desde fuera.
La finalidad es conocer la realidad del medio ambiente, dar respuestas a problemas del
medio ambiente, tratar de alcanzar soluciones, promover la educación y reflexión, favorecer
cambio de actitud y de forma de entender el progreso.
El 26 de noviembre de 1883 los granadinos disfrutaron de una de las puestas de sol más maravillosas
que se recuerdan. En el cielo se sucedían los amarillos, naranjas y rojos con una intensidad inusual. El
espectáculo se repitió durante los siguientes días y no fue exclusivo de Granada, también se observó
en Londres y en otras ciudades europeas. Aquel invierno fue anormalmente frío.
Mientras los europeos contemplaban estos atardeceres, en la isla de Java, a miles de kilómetros de
Europa, sus habitantes aún se esforzaban por reparar los daños causados por una enorme ola que tres
meses antes había arrasado la costa, destruyendo aldeas y provocando la muerte de miles de personas.
No lejos de allí, en el estrecho de Sonda (lndonesia), el 27 de agosto se había producido una violenta
erupción volcánica que hizo saltar por los aires más de la mitad de la isla de Krakatoa.
Con más frecuencia de la que sospechamos, los cambios producidos en un lugar de la Tierra tienen
efectos planetarios. En este caso, los maravillosos atardeceres, el frío invierno y el tsunami destructor
eran consecuencias de la erupción de: Krakatoa que había lanzado al aire 54 km3 de cenizas y otros
materiales sólidos. El polvo que quedó en suspensión en la atmósfera causó aquellas puestas de sol y
redujo un 10% la radiación solar que alcanzaba la superficie terrestre, haciendo bajar la temperatura en
todo el planeta.
Como el hombre forma parte de tierra, la supervivencia del hombre depende en gran medida
del conocimiento que tengamos de la tierra.
Debido a esta complejidad del medio ambiente, para su estudio se ha recurrido a aplicar la
teoría general de sistemas, esta teoría se ha convertido en una herramienta de trabajo para
facilitar el trabajo de todos los equipos interdisciplinares que se encargan de la problemática
medio ambiental.
2 . TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
La teoría fue propuesta después de la 2º Guerra Mundial por el biólogo Bertalanffy, es un
método científico diferente para estudiar realidades complejas. El método estudia los objetos
sin descomponerlos en sus partes independientes, se fija sólo en la relación de sus
componentes, más que en ellos mismos. Es ver la realidad de forma global.
2.1 DEFINICIÓN DE SISTEMA
Se pueden dar diferentes definiciones de sistema:
- Parte del universo que para su estudio se pude considerar por separado
- Conjunto de elementos o componentes relacionados entre ellos, las relaciones que se
establecen entre ellos pueden ser de transvase de materia, energía o información.
La definición no concreta el tamaño, ni la complejidad ni las propiedades de esa parcela de la
realidad que se va a estudiar, por ello ejemplos de sistemas pueden ser: un reloj, un coche, una
fábrica de coches, una cordada de escalada, etc.
- Las interacciones entre sus componentes confieren al sistema una entidad propia, y
son estas relaciones las que singularizan el sistema. Por ejemplo en el sistema automóvil es
algo más que la suma de las piezas, son también las relaciones entre ellas lo que identifica el
sistema automóvil.
En los sistemas interesa principalmente el comportamiento global, porque el todo es algo más
que la suma de las partes, se hace un estudio general de las totalidades.
El plantea Tierra constituye un enorme y complejo sistema
2.2 PRINCIPIOS DE LA TEORIA GENERAL DE SISTEMAS
Esta teoría se apoya en dos pilares fundamentales:
- Leyes propias de los sistemas
* Interdependencia.
En cualquier sistema se produce una serie de conexiones, de interacciones e influencia mutuas
entre sus componentes, se produce un flujo de materia, energía e información entre los
componentes. Cuando se actúa sobre una parte del sistema, se actúa sobre el sistema
completo. Cuando analizamos un sistema no importa el estudio detallado de componentes,
sino las interacciones que permiten conocer el funcionamiento global.
* Recursividad
Los sistemas se estructuran en subsistemas, y estos a su vez en otros más pequeños, cualquier
sistema es interdependiente de otro, y forma parte de otro mayor.
* Sinergia = Cooperación
En los sistemas se aprovecha y maximiza las cualidades de cada uno de los elementos. Los
elementos que intervienen en el sistema actúan de manera coordinada, persiguiendo un fin
común: sinergia.
* Propiedades emergentes
El sistema presenta unas características propias, que no tienen sus partes, y que no proceden
de la suma de las propiedades del las partes: “el todo es algo más que las suma aritmética de
las partes”.
El sistema presenta unas cualidades propias, es la ganancia del sistema en relación con las
partes aisladas, propiedades que emergen, aparecen sólo en la totalidad.
La vida es una propiedad emergente, no está presente en los componentes por separado,
surge del comportamiento global de todos ellos. Las biomoléculas no tiene vida, pero si la
unión y el funcionamiento de todas ellas formando la célula.
* Autoconservación
Los sistemas abiertos son capaces de responde a los cambios, regulándose a si mismos con el
fin de conseguir el estado de máximo equilibrio en cada situación, dan respuestas adaptativas
a los cambios, es la capacidad de homeostasis
- Las leyes de la termodinámica, son leyes físico-químicas generales que trata de los
fenómenos relacionados con la energía.
* 1º ley. Ley conservación de la energía. Si un sistema intercambia energía con
el exterior, el cambio que experimenta el sistema es la relación de la energía que tenía, más la
que entra, menos la que sale. La cantidad de energía no varía, pero si hay transformaciones de
una energía en otra.
* 2º Ley. Ley de la entropía. En un sistema donde se produce intercambio y
transformación de energía, una parte de la energía se transforma en energía no utilizable,
llamada entropía, que es también una medida del desorden.
Un sistema cerrado tiende siempre a aumentar su entropía, en las transformaciones
energéticas se produce energía no utilizable, como consecuencia, su energía útil se va
perdiendo hasta anularse, como el caso de una pecera cerrada. En un sistema aislado como
una pecera cerrada, el orden se vuelve desorden
La tendencia natural del universo es hacia un estado de máxima entropía, máximo desorden,
solo la entrada de energía en el sistema puede invertir la tendencia.
Sólo se puede mantener baja la entropía, la energía útil, cuando el sistema recibe energía del
exterior, ocurre en sistemas no aislados, como un ser vivo. Los seres vivos nadan contra
corriente, se oponen a esta tendencia, son sistemas ordenados, tratan de mantener baja la
entropía, y lo hacen a costa de aumentar la entropía del entorno.
Cuando aplicamos la teoría de sistemas en las CTMA, el objeto de estudio será el sistema
Tierra ,donde se pueden diferenciar varios subsistemas: atmósfera, hidrosfera, geosfera, y
biosfera, que se sitúa como una interfase de los tres subsistemas anteriores.
2.3 LÍMITES Y TIPOS DE SISTEMAS
Límites de los sistemas
Todo sistema está dentro de una superficie cerrada que los separa del resto del universo, de
su entorno que puede influir y condicionar al sistema. Esta superficie real o ficticia, determina
los límites del sistema, debe de entenderse, más que como una zona de separación, como una
superficie que facilita el intercambio de materia, energía e información con el exterior;
Ejemplos de limites: membrana célula, suburbios de ciudad
Sistemas aislados = En el sistema no se producen ni entradas ni salidas de materia y
energía, sus límites son impermeables.
Son modelos imaginarios, no existe ningún sistema aislado, quizá podría considerarse el
Sistema Solar, sistema formado por el Sol y los planetas.
Sistemas cerrados = Cuando solo se puede efectuar trasferencia de energía, no hay
intercambio de materia con el medio ambiente.
Un ordenador, una televisión. La tierra se puede considerar como un sistema cerrado, aunque
no de manera estricta, existe un cierto grado de intercambio de materia, pero resulta
despreciable.
Sistemas abiertos = Cuando se puede intercambiar materia y energía. Es el más cercano a
la realidad ambiental.
Este aporte continuo de energía y materia les permite mantener su estructura. Si el flujo de
materia y energía cambia, el sistema también cambia.
En estos casos el sistema consiguen un estado de equilibrio mediante procesos de
autorregulación: homeostasis, consiguen mantener constantes ciertos parámetros, y lo hacen
a expensas de los intercambios con el entorno. Se dice que son sistemas dinámicos, no
permanecen estáticos frente a los cambios.
Una fábrica es un ejemplo, los seres vivos y los sistemas complejos que se estudian en las
ciencias medioambientales son siempre abiertos
2.4. ENFOQUE EN EL ESTUDIO DE SISTEMAS
ENFOQUE ANALÍTICO – REDUCCIONISTA
Los estudios analíticos tratan de explicar fenómenos complejos a partir de fenómenos más
simples.
Fragmenta, divide el objeto de estudio en sus componentes más simples para su estudio por
separado, y después trata de explicar el “todo” como la suma del conjunto de las partes.
Este método científico es válido hasta que aparecen problemas más complejos, cuando el
estudio detallado de las partes no sirve para comprender el funcionamiento del todo.
En el estudio del medio ambiente, salvo en casos muy puntuales, no se puede trabajar desde
una perspectiva analítica, porque además de tener en cuenta todas las variables implicadas
en un problema ambiental, es necesario considerar también las interrelaciones que se
producen entre ellas y sus repercusiones en cadena, es el efecto dominó.
Por ejemplo: cuando talamos un bosque, no solo se actúa sobre la masa forestal, también
afecta a la erosión del suelo, y puede provocar una disminución de la infiltración, con lo que
podría llegar a tener consecuencias en el almacén de aguas subterráneas, provocar un aumento
de la sedimentación de materiales agua abajo de la zona.
ENFOQUE SINTÉTICO – HOLÍSTICO
Es interesante para estudiar procesos complejos.
Analiza la totalidad de un sistema, como funciona la totalidad y las relaciones entre las
partes, deja el estudio de cada componente para posteriori. Con este enfoque se ponen de
manifiesto las propiedades emergentes, que resultan del comportamiento de la globalidad.
El estudio de científico de fenómenos de medio ambiente no requiere necesariamente perderse
en detalles, porque no todos tienen la misma importancia, pero si es importante conocer las
relaciones entre las partes que dan sentido al todo.
El modelo holístico es el más adecuado para el estudio de temas medioambientales, porque el
sistema tierra – biosfera es muy complejo, aunque ambos enfoques son complementarios.
2.5 MODELOS PARA EL ESTUDIO DE SISTEMAS
Cuando queremos estudiar el medio ambiente desde una perspectiva sistémica, hay que
elaborar un modelo de sistema.
Definición de modelo:
Es una representación a escala de la realidad, los modelos deben de ser sencillos y fieles a la
realidad. La Ciencia recurre mucho a la utilización de modelos, un mapa puede ser un ejemplo
de modelo, una maqueta, una fórmula matemática.
En el estudio de sistemas también se utilizan los modelos, representaciones del sistema con
una escala espacial y temporal asequibles, que podamos manipular y estudiar, para poder
comprender y predecir el funcionamiento del sistema real.
Con la utilización de modelos hacemos más accesible y fácil el estudio de un fenómeno.
Tipos de modelo:
- Modelo caja negra. Es el tipo de modelo más sencillo, el modelo solo tienen en cuenta
las entradas y salidas, los intercambio con el entorno. Se representaría como una caja
dentro de la cual no queremos mirar dentro, no queremos saber las interacciones que se
producen en el interior, y sólo nos fijamos en entradas y salidas de materia, energía e
información.
Los utilizamos habitualmente en nuestra vida, con electrodomésticos, ordenador o teléfono
móvil, sabemos qué botón para encender o cambiar de canal, pero no como funciona el
aparato con detalle.
-
Modelo caja blanca. Se tienen en cuenta además de los intercambios con el entorno, las
interacciones entre los componentes del sistema. En este tipo de modelos hay que definir
además de los límites del sistema, las variables internas y las interacciones entre ellas.
Si necesitamos reparar el aparato, el técnico utilizará un modelo que describa con detalle el
interior, la relación entre los componentes
Por ejemplo: si se realiza un estudio del impacto ambiental de un proyecto de desarrollo de
una zona, el conocimiento real de las posibles perturbaciones ambientales no será la suma de
todos los daños previstos en los componentes del sistema: vegetación, cultivos, suelo,
infraestructuras, sino que hay que tener en cuenta la incidencia del proyecto en la trama de
interacciones de los componentes, en el funcionamiento del conjunto.
Para su estudio el sistema puede ser dividido en las partes o elementos que lo integran para
su análisis, se pueden estudiar las partes por separado; pero si no se tienen en cuenta los
vínculos o relaciones será un estudio incorrecto. Por ello para elaborar modelos hay que
utilizar conjuntamente una metodología analítica y holística,
Utilizando modelos podemos estudiar el comportamiento de un fenómeno real y predecir los
cambios que se pueden producir en función del tiempo, modificar la interacción entre las
variables y estudiando los resultados obtenidos.
2.6 UTILIZACIÓN DE DIAGRAMAS PARA EL ESTUDIO DE SISTEMAS ( Dinámica)
En la elaboración de un modelo de sistema tenemos que establecer las variables a considerar,
y la relación entre las variables, se utilizan diagramas para representar las
relaciones entres las variables.
Los diagramas sirven también para comparar sistemas muy diferentes entres si.
Existen distintos tipos de diagramas
- Diagramas de relaciones causales = Diagramas de Forrester
Representa las interrelaciones causa efecto entre las variables del sistema, es un esquema
causa – efecto.
Indica la relación de dependencia entre las variables, si provoco una causa en una variable
que efecto tendría en otra variable con la que se relaciona.
Se representan las interrelaciones entre las variables con flechas de modo que la causa
precede al efecto, y se utilizan signos + o – para indicar la relación entre las variables
- Diagramas de flujo
Traducción de los diagramas causales a ecuaciones con los que se puede elaborar
programas de ordenador.
- Diagramas de Odum
Relaciona los componentes de un sistema, en función de la transferencia de materia y
energía.
Se representan mediante distintos símbolos: las fuente de energía, consumidores, productores,
componentes del sistema, y los flujos de materia y energía
DIAGRAMAS CAUSALES
- Relaciones simples son unidireccionales, influencia unilateral de una variables sobre otra,
los cambios en una variable el efecto que produce en otra variable
o Positiva, directa: una variación en una variable, provoca el mismo efecto en la
otra, las dos variables se mueven en el mismo sentido. Se representan con flecha y
signo +
 Al aumentar una variable, aumenta la otra variable
 Al disminuir una variable, disminuye la otra variable
↑ lluvia caudal río, vegetación → ↑ materia orgánica, ↑ tº planeta → ↑ nivel mar ,
o Negativas, inversas. Una variación en una variable, provoca el efecto contrario en
otra variable, las dos variables se mueven en sentido contrario. Se representan con
flecha y signo  Al aumentar una variable, disminuye la otra variable
 Al disminuir una variable, aumenta la otra variable
↑ contaminación → ↓ calidad de vida,
o Encadenadas = Intervienen más de una variables que puede reducirse a dos, la
lectura se hace como pares consecutivos, se puede reducir a una relación entre dos
variables.
↑ incendios → ↑ erosión → ↓suelo
- Relaciones complejas: retroalimentación. Influencia mutua entre variables, una variable
actúa sobre otra, y esta a su vez actúa sobre la primera, son relaciones causales que se
cierran sobre si mismas. La actuación de un elemento, implica a su vez que este último
actúa sobre el primero.
Se producen unas reacciones encadenadas cerradas, que dan lugar a bucles de
retroalimentación
o Retroalimentación positivas. La modificación de una variable en un sentido
(aumentar o disminuir), produce el mismo efecto sobre la otra variable, y esta a su
vez ejerce una acción semejante sobre la primera. Al aumentar A, significa que
aumenta B, y esto provoca que aumente A.
Se indican con un signo + dentro de un círculo situado en el centro de la relación.
Es el crecimiento incontrolado del sistema, crecimientos explosivos si lo permite
el medio.
Un ejemplo: al invertir en bolsa, siempre se ganará, cuanto más se invierte, más se gana, y
cuanto más se gana más se invierte.
↑ Tasa natalidad →← ↑ población = bucle retroalimentación positiva de los nacimientos.
o Retroalimentación negativas. Al aumentar A ,aumenta B, pero el incremento de B
hace disminuir A., es decir el aumento de la causa hace aumentar el efecto, pero el
aumento del efecto amortigua la causa.
Se indica mediante un signo – en el centro del círculo que establece la relación.
Este tipo de bucles tienden a estabilizar el sistema, son la base de la homeostasis,
clave en el funcionamiento de la vida. Se establecen entre cadenas cerradas
siempre que el número de relaciones sea impar. Son mecanismos de
autorregulación .
Un ejemplo: el termostato de la calefacción
↑ funcionamiento caldera ↑ tª →←
↑ mortalidad →← ↓ población = bucle de retroalimentación negativa de las defunciones
3. EL SISTEMA TIERRA
3.1 APLICACIÓN DE LA TEORIA DE SISTEMA AL ESTUDIO DE LA TIERRA
Un sistema es un concepto teórico, la teoría de sistemas en una herramienta de trabajo para
aproximarnos a la realidad compleja de los problemas medioambientales.
Se puede estudiar la tierra como un sistema al que se le pueden aplicar las leyes generales de
sistemas, basándonos:
- La tierra es una pequeña parte dentro de otro sistema: el sistema solar dentro del universo
- El sistema tierra está compuesto de varios subsistemas: subsistemas fluidos: atmósfera e
hidrosfera, subsistema sólido: la geosfera y la biosfera
- Se establecen relaciones entre los subsistemas, por ejemplo mediante los ciclos
biogeoquímicos, se pueden transferencia de materia entre los distintos subsistemas,
desplazamiento de los elementos químicos por atmósfera, geosfera, etc.; Todos los
subsistemas se encuentran relacionados entre si por la actividad humana, y también por el
sistema climático.
- Cualquier acción en una de las partes influye en otro componente del sistema Tierra, si
talamos los bosques, esto provoca una disminución de la infiltración de agua para formar
agua subterráneas, también provoca un aumento de la cantidad de CO2 de la atmósfera, lo
que provoca variaciones de la temperatura, que influye en las evaporación del agua.
- Los sistemas terrestres están en continúa evolución, por medio de los procesos naturales
que actúan siguiendo periodos de tiempo que van desde segundos hasta millones de años
La tierra es un sistema abierto, que recibe continuamente la energía del Sol, y que además
cuenta con una energía interna propia. La energía fluye a través del sistema, provocando
transformaciones en sus componentes, parte queda almacenada, y parte es devuelta al espacio,
pero como sólo intercambia materia de forma esporádica, como con la llegada de algún
asteroide, se le puede considerar un sistema cerrado.
3.2 ANÁLISIS DEL SISTEMA TIERRA
Análisis del sistema tierra siguiendo el modelo de la caja negra
Las entradas y salidas de materia son inapreciables, en cambio si hay un continuo intercambio
de energía.
La energía que entra en el sistema tierra lo hace como radiación electromagnética,
principalmente luz visible, parte de la energía es asimilada por el sistema. La energía que sale
lo hace como radiación reflejada, es el albedo, y como radiación infrarroja emitida por la
superficie de la tierra previamente calentada por el sol. El balance neto de los tres términos es
aproximadamente cero.
Análisis del sistema tierra siguiendo el modelo de la caja blanca
Análisis de los subsistemas que los forman, y las interacciones continuas entre ellos. A
corto plazo quien más influencia tiene es la atmósfera, a medio plazo hidrosfera y geosfera, a
largo plazo biosfera, que puede actuar provocando cambios importantes en el medio ambiente
- La atmósfera en el sistema Tierra
Una de las principales acciones de la atmósfera consiste en modular la energía
procedente del Sol y en regular la temperatura del planeta. La superficie de la Tierra se
calentaría en exceso si no fuera porque alrededor del 30% de la energía solar es reflejada por
la atmósfera. Además, la circulación general atmosférica contribuye a distribuir la energía
incidente desde las zonas ecuatoriales, más calentadas, hasta las zonas de latitudes más altas.
La temperatura es uno de los factores que determinan el clima de las distintas zonas de la
tierra.
La atmósfera es responsable de las olas, de las corrientes marinas y la distribución
planetaria de las precipitaciones son también consecuencia directa de la dinámica
atmosférica.
Por otro lado, la atmósfera ejerce una acción directa sobre las rocas mediante la
meteorización, y los fenómenos meteorológicos (lluvias, nieve, etc.) son responsables del
modelado del relieve.
La influencia de la atmósfera es decisiva para la biosfera, ya que filtra las radiaciones nocivas
(como las ultravioletas), modera las temperaturas terrestres y permite la existencia de agua
líquida.
- La hidrosfera en el sistema Tierra
La hidrosfera, junto con la atmósfera, tiene un papel esencial en la regulación térmica
del planeta, gracias al elevado calor específico del agua (amortigua las variaciones bruscas de
temperatura), a las corrientes marinas (redistribuyen el agua caliente hacia zonas frías) ya la
reflexión de las radiaciones solares por las masas de hielo glaciar.
Por otro lado, el agua que circula por la superficie terrestre modela el relieve: disuelve o
disgrega muchos minerales, arrastra materiales sueltos, los transporta y los sedimenta.
Por último, el agua es fundamental para la biosfera, puesto que forma parte de los seres vivos
en una alta proporción, les aporta diversos hábitats (ríos, humedales,_mares, etc.) y mantiene
la temperatura global en los márgenes adecuados para el desarrollo biológico.
- La geosfera en el sistema Tierra
La dinámica interna de la geosfera repercute en la superficie terrestre (creación de
cordilleras, fenómenos tectónicos, etc.) y tiene efectos sobre los otros subsistemas.
Por ejemplo, las erupciones volcánicas liberan gases que modifican localmente la
composición atmosférica y calientan el agua subterránea próxima a las cámaras magmáticas.
Además su dinámica externa es fundamental en la formación de los suelos (sustrato donde se
asienta la vida), yen el aporte de sales minerales necesarias para el desarrollo vegetal.
Los ciclos biogeoquímicos, finalmente, representan un buen ejemplo de la interrelación de
todos los subsistemas terrestres: elementos como el carbono, el nitrógeno y el fósforo circulan
entre el agua, los organismos, el aire o las rocas, formando parte de moléculas que
permanecen estables durante cierto tiempo en cada lugar.
3.3 LA TIERRA COMO SISTEMA CLIMÁTICO
El clima es uno de los factores más influyentes en todos los subsistemas, cualquier actuación
sobre el clima, cualquier cambio, afecta a todos los subsistemas, el clima modula todos lo
subsistemas
El clima a su vez esta influido por numerosos factores de estos subsistemas, cualquier cambio
en ellos influye sobre la evolución del clima. El clima tiene un carácter esencialmente
dinámico, va a cambiar y evolucionar por actuación de todos los elementos del sistema, uno
actúan a más corto plazo, y otros a más largo plazo. Cambios en la composición de la
atmósfera puede provocar un aumento del efecto invernadero, del albedo, puede ser también
modificado por los gases de erupción de volcanes, por la actividad de seres vivos. En el clima
es donde mejor se manifiesta las interacciones entre los diferentes subsistemas del planeta.
La interacción entre todos los componentes de la tierra da como resultado la regulación
del clima, por eso el sistema tierra se puede considerar como un sistema climático.
El clima se utiliza como sensor para medir el pulso de la tierra
El clima ha oscilado entre varios estados de equilibrio a lo largo de la historia de la Tierra:
glaciaciones e interglaciaciones, épocas de mas efecto invernadero, lo que no se conocen son
los ciclos y los desencadenantes. Se considera que en los últimos 100.000 años ha habido 10
épocas glaciares, y hace 20.000 años, cuando apareció el hombre moderno, Europa y Canadá
estaban cubiertos por los polos.
El problema que tenemos actualmente no es si el clima cambia o no, sino con que rapidez y
en qué proporción cambia.
3.4 VARIABLES QUE INTERACCIONAN EN EL SISTEMA CLIMÁTICO TIERRA
- EFECTO INVERNADERO Y SU INCREMENTO
El mantenimiento de la tª de la Tierra estable es debido a la acción de gases de la atmósfera.
Estos gases permiten la entrada de radiaciones de onda corta que llegan desde el Sol, pero
impiden la salida de radiaciones de onda larga emitidas por la superficie terrestre, mantienen
la tª media en 15º C, sino sería de -18º, esto permite la existencia de agua liquida, sin la cual
sería imposible la vida.
La concentración de los gases efecto invernadero no es constante, depende de múltiples
ciclos naturales, como el ciclo del agua y el ciclo del carbono.
Los posibles cambios actuales en la concentración de los gases responsables del efecto
invernadero, pueden ser debidos a la acción antrópica, y pueden llegar a provocar cambios en
la tª del planeta y en el clima.
- EFECTO ALBEDO
Del total de la luz solar que llega a la tierra, parte es absorbida y parte reflejada, la proporción
de luz reflejada del total percibida es el albedo. Cuanto mayor es el albedo, menor es la tª de
la tierra.
El albedo depende de varios factores
- Distribución de mares, vegetación, lagos, todos estos aumentan la absorción, por lo que
disminuyen el albedo
- Distribución de hielos, nieve, nubes, disminuyen la absorción, por lo que aumenta el
albedo
- De la cantidad de polvo atmosférico, el polvo aumenta radiación reflejada pro las
partículas en suspensión, por lo que aumenta el albedo. Este polvo puede proceder de
erupciones, volcanes, incendios, contaminación, explosiones nucleares
- LAS NUBES
Tienen un efecto difícil de analizar, porque tienen una doble acción, por una parte
incrementan el albedo, porque reflejan las radiaciones solares, pero por otra incrementan el
efecto invernadero, porque devuelven a la superficie radiaciones infrarrojas de la superficie
terrestre, por lo que aumentan el efecto invernadero.
El tipo de bucle predominante dependerá de la altura de la nube, si la altura es baja,
aumentará el albedo, y si es alta el efecto invernadero.
Con estas tres variables vistas hasta ahora, se puede ESTABLECER UN MODELO
SENCILLO DE FUNCIONAMIENTO DEL CLIMA TERRESTRE, suponiendo un flujo
constante de radiación solar.
Se producen dos bucles positivos, el albedo y el efecto invernadero, enfrentados como
dos espadas, lo que propicia un estado de equilibrio dinámico, cualquier cambio brusco de las
condiciones ambientales, catastrófico, inclinará la balanza de uno u otro sentido. Esto debió
ocurrir en los planetas más próximos. Marte y Venus.
Marte evolucionó a un clima más frío, por lo que el agua y CO2 se congelaron, al
estar lejos de la tierra su tª es menor, y al no tener efecto invernadero, ningún factor puede
aumentar su tª .
Venus está demasiado cercano al sol, la elevada tª superficial dio lugar a una gruesa
capa de nubes, por lo tanto un elevado efecto invernadero, y como consecuencia un bucle que
evaporó el agua.
-
VARIACIONES EN LAS RADIACIONES SOLARES INCIDENTES
o Movimiento de traslación, excentricidad de la órbita terrestre, ha sufrido
variaciones a lo largo del tiempo, pasando de órbitas mas circulares a más
elípticas, variaciones en periodos de 100.000 años, esto provoca variación en la
duración de lo años y en la duración de las estaciones. Cuanto más elíptica más
duración de las estaciones
o Movimiento de rotación, eje de rotación inclinado respecto a la eclíptica, esta
inclinación también ha sufrido variaciones, en periodos de 40.000 años, esto
provoca variaciones en la duración de día y noche y en las estaciones, varia la
distribución de las radiaciones solares que llegan a la tierra, cuanto mayor sea la
inclinación, mayor será la duración de las estaciones
o Ciclos de actividad solar, el sol no ha emitido siempre la misma cantidad de
energía, esto ha provocado cambios cíclicos en la cantidad de energía recibida por
el planeta. El sol ha ido evolucionado desde su formación a la actualidad, ha ido
aumentando su luminosidad, esto influye en la cantidad de energía recibida por el
planeta. Se calcula que antes de la aparición de vida en la tierra, la tª del sol un
30% menos que en la actualidad
- DISTRIBUCIÓN DE CONTINENTES Y OCEÁNOS
Ha variado a lo largo de la historia de la tierra. Los océanos dulcifican el clima, las corrientes
oceánicas transportan calor de una parte a otra u son reguladores de ciclos como el del agua y
CO2. la variación en la distribución de los continentes por el movimiento de las placas ha
influido en las variaciones climáticas.
- POLVO ATMOSFÉRICO
Las emisiones de volcanes, impactos de meteoritos, incendios, contaminación del aire,
explosiones nucleares, inyectan en la atmósfera enormes cantidades de polvo y partículas que
pueden permanecer mucho tiempo en suspensión. La luz no puede atravesar la capa de polvo
y se refleja hacia el espacio. Al llegar menos cantidad de radiación solar, se origina un
enfriamiento del planeta,, provocando un parón en la fotosíntesis y un colapso en las cadenas
alimenticias.
Las erupciones volcánicas ejercen un doble efecto sobre el clima. Inicialmente provocan un
descenso en la temperatura, al inyectar gran cantidad de polvo, será más acusado y durará más
cuanto más altura alcancen las emisiones, porque tardará más tiempo en desaparecer y
depositarse en la superficie. Pero después provocan un aumento de la temperatura, por
aumento de las emisiones de CO2 , este aumento no es apreciable hasta que no desaparece el
primer efecto, pero es mucho más duradero. Esto se ha constatado en erupciones, como la del
volcán Krakatoa en 1883.
-
INFLUENCIA DE LA BIOSFERA
La biosfera ha jugado un papel importante en los cambios que se han producido en la
tierra como sistema climático, esto nos diferencia de otros planetas. Se puede hablar de tres
acciones importantes de los seres vivos en el sistema tierra:
1. Los seres vivos juegan un papel importante en la regulación de la tª de la tierra, actúan
sobre la concentración de CO2, y lo hacen de dos maneras
* Al consumir CO2 en la fotosíntesis, actúan disminuyendo la tª.
Al comienzo de la historia de la tierra la concentración de CO2 era muy elevada,
cercana al 20%, esto implicaba la existencia de un efecto invernadero muy elevado, lo que
permitía mantener las tª del planeta en unos valores semejantes a los actuales, ya que el sol
emitía un 30% menos de energía que en la actualidad.
Actualmente con un sol que emite más energía, la tª se mantiene similar a la de
entonces, porque se ha reducido los niveles de CO2 , hasta el valor actual del 0,03%, debido a
la actuación de los organismos fotosintéticos.
Esta reducción de los niveles de CO2 en la atmósfera ha contribuido a refrescar el planeta a
medida que el sol irradia más calor.
* Parte de la energía que llega a la Tierra queda retenido en la biomasa, en la materia
orgánica, donde puede permanecer mucho tiempo hasta que se descomponga. Así ha quedado
acumulada en los combustibles fósiles, formados a partir de la biomasa que queda encerrada
sin oxígeno, este almacén contribuye a mantener bajo el nivel de CO2
Mediante la respiración los seres vivos devuelven el a la atmósfera en una reacción inversa a
la anterior, pero la respiración es mucho mas lenta que la fotosíntesis
2. Aparición del oxígeno en la atmósfera .Se liberó durante el proceso de la
fotosíntesis, permaneció durante mucho tiempo en disolución en el agua, reaccionando con el
hierro y azufre formando depósitos sedimentarios: óxidos de hierro y azufre, hasta que se
produjo la saturación y comenzó a difundirse en la atmósfera, su concentración fue
aumentando gradualmente hasta alcanzar el 21% actual
La abundancia de oxígeno permitió la aparición de los organismos aerobios, la formación de
la capa de ozono, y con ella la expansión los seres vivos sobre los continentes.
3. Las reacciones metabólicas de los seres vivos con los óxidos de nitrógeno, provocó
un aumento de la concentración de N atmosférico hasta el 78% actual
3.5 CAMBIOS EN LOS SUBSISTEMAS DE LA TIERRA. Desde perspectiva de teoría
de sistemas
CAMBIOS EN LA ATMÓSFERA
- La Tierra perdió la atmósfera nada más aparecer, de manera que hubo de fabricarla
y ligarla a ella mediante la fuerza gravitatoria. Por ello, se dice que es una atmósfera
secundaria, procedente de los gases generados a partir de las rocas en estado de fusión y del
vulcanismo.
Aunque durante algún tiempo se defendió la presencia de una atmósfera basada en
metano y amoníaco, las evidencias actuales, y en concreto la inestabilidad de estos
compuestos frente a las radiaciones ultravioletas, sugieren que la protoatmósfera (hace unos
4500 millones de años) estuvo compuesta por nitrógeno, dióxido de carbono, metano,
amoníaco y vapor de agua, con trazas de hidrógeno, monóxido de carbono y ácido
clorhídrico. La temperatura era muy elevada, de ahí la enorme inestabilidad de la atmósfera
Con el progresivo enfriamiento del planeta, la atmósfera se volvió más estable y más densa.
- Hace unos 3000 millones de años se produjo un cambio trascendental: con la
aparición en el mar de las primeras bacterias fotosintetizadoras, la atmósfera comenzó a
recibir una permanente inyección de oxígeno, en tanto consumía lentamente parte del dióxido
de carbono.
Por otra parte, este último, muy soluble en agua, comenzó a ser captado por los
incipientes océanos, y a formar ácido carbónico, que, al reaccionar con el calcio disuelto, dio
lugar a carbonato cálcico: la calcita, el mineral precipitado, generó las calizas, muy
abundantes en los someros fondos de los mares cálidos.
- Hace unos 600 millones de años, la cantidad de oxígeno en la atmósfera debió de
ser tan grande. En esta época también comenzó a formarse la capa de ozono debido a la
acción de las radiaciones solares sobre el oxígeno terrestre.
En ese momento, amparada por su efecto de pantalla protectora frente a las
radiaciones ultravioletas, la vida abandonó las aguas.
- Desde entonces, las mayores variaciones en la atmósfera terrestre han estado
relacionadas con
- los cambios en los niveles de dióxido de carbono;
- de manera mucho más reciente, con las emisiones de gases contaminantes
debidos a la actividad humana. Uno de los efectos más acusados de la contaminación a
escala planetaria es, precisamente, la alteración de la capa de ozono. Aunque
desconocemos los ciclos a largo plazo de esta capa atmosférica, no cabe duda alguna
de que el uso de CFC y otros gases ha provocado un considerable incremento en el
tamaño del «agujero» que la capa de ozono presenta sobre la Antártida.
CAMBIOS EN LA HIDROSFERA
Hace unos 4500 millones de años, la temperatura de la Tierra descendió tanto que se
produjo la condensación del vapor de agua en forma de lluvias torrenciales que comenzaron a
llenar las depresiones en la superficie del planeta. Pronto, entre unos 10 a 20 millones de
años, se consolidó la presencia de un mar ácido con elevada concentración de ácido
carbónico (generado por la disolución del dióxido de carbono) y caliente (30°C -60º c).
En cualquier caso, la joven Tierra estuvo sin duda cubierta por un enorme océano.
A lo largo de la historia de la Tierra, los niveles de los océanos han estado en
continuo cambio y en estrecha relación con la cantidad de hielo presente en el planeta, y
acoplados a las ascensiones o inmersiones de las regiones continentales. Cuando un
supercontinente se fragmenta, se produce una «entrada» de los mares hacia la tierra
(transgresión); cuando colisionan dos continentes, tiene lugar una elevación y el mar se retira
(regresión).
El progresivo calentamiento atmosférico al que aludíamos más arriba está
manifestando ya su consecuencia más drástica con la fusión de los casquetes polares, lo que
conlleva la elevación del nivel de las aguas.
CAMBIOS EN LA GEOSFERA
En su inicio, la Tierra debió de presentar un inmenso océano de fuego, un extenso mar
de lava. Los metales más pesados, ricos en hierro, se hundieron hasta el centro del planeta y
formaron el núcleo. El resto constituiría el manto y la corteza.
Bajo los océanos, los materiales se solidificaban y formaban costras que se agrietaban
en fisuras abiertas (las futuras dorsales oceánicas) por las que ascendían lavas básicas: los
basaltos. Este debió de ser el inicio de la corteza oceánica, hace unos 3800 millones de años.
En cuanto a la corteza continental, muy probablemente proceda del reciclaje de la
corteza oceánica se formase en una segunda etapa. Los primeros continentes debieron de
surgir en este escenario como rosarios de islas volcánicas, que en cortos períodos desparecían
y eran recicladas en el manto. Poco a poco, los depósitos se hicieron mayores y crecieron en
anillos periféricos, de forma centrífuga. Pronto comenzarían las colisiones y las
fragmentaciones. A partir de los 2000 millones de años, la dinámica cortical de la tectónica de
placas comienza a funcionar lo mismo que en la actualidad.
CAMBIOS EN LA BIOSFERA (Libro página 16)
3.4 POSIBLE FINAL PARA EL SISTEMA TIERRA. (Libro página 17)
4. EVOLUCIÓN DE LAS RELACIONES DEL HOMBRE CON EL MEDIO AMBIENTE. (Libro página
18)