Tema 1 La Tierra y el medio ambiente

Dpto. de Biología y Geología
Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente
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Tema 1
La Tierra y el medio ambiente
La Tierra como un gran sistema: la interacción entre los subsistemas
Para el estudio global de la Tierra con todo lo que incluye, se suele hacer una diferenciación en capas que, en
principio, son concéntricas y que están estrechamente interrelacionadas (de ahí que se deba hablar de Sistema
Tierra). Dichas capas, auténticos subsistemas, son muy complejas en composición y sobretodo en
comportamiento y propiedades. Son las siguientes:
Atmósfera. Es la capa más externa, la menos densa y la que presenta los componentes en estado gaseoso.
Hidrosfera. Esta capa es también fluida, pero se encuentra en estado líquido. Está compuesta por agua e
incluye desde los mares y océanos a ríos, lagos y aguas subterráneas. Se sitúa en contacto con la superficie
de la geosfera y con la atmósfera.
Geosfera. Por debajo de la hidrosfera se sitúa una capa en estado sólido (al menos en gran parte), formada por
minerales que se agrupan en rocas. Llega hasta el centro del planeta. Su superficie está en contacto con la
atmósfera o la hidrosfera.
Biosfera. Esta es una “esfera” un tanto metafórica, en cuanto a que no es exactamente una capa y puede
definirse como el conjunto de todos los seres vivos que pueblan la Tierra.
Atmósfera: la atmósfera, envoltura gaseosa de la Tierra, se originó como consecuencia de la
desgasificación de las rocas durante la fusión del planeta primitivo. Su composición original debía de ser
muy diferente a la actual, sin oxígeno, con gran cantidad de nitrógeno y dióxido de carbono, y enormes
cantidades de vapor de agua. El vapor se condensó, a medida que el conjunto planetario se enfriaba, y
precipitó en forma de lluvias continuas, dando lugar a los océanos. La acción de la energía solar sobre
éstos originó el ciclo del agua en la Tierra.
A la vez, gran parte del dióxido de carbono atmosférico se disolvería en las gotas de lluvia y pasaría a los
océanos. En el agua oceánica, podría reaccionar con otros compuestos y daría lugar a rocas sedimentarias
carbonatadas. De esta forma, la atmósfera quedaría empobrecida en dióxido de carbono, mientras que el
nitrógeno, menos reactivo e insoluble, quedaría como componente mayoritario.
Mucho más tarde, como consecuencia de la actividad fotosintética de los seres vivos, la atmósfera
cambiaría su composición de manera fundamental: apareció el oxígeno y se redujo, aún más, la
concentración de dióxido de carbono (por la fijación del carbono durante la fotosíntesis).
Una de las principales acciones de la atmósfera es modular la energía procedente del Sol y 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 (albedo). Además, la circulación general atmosférica
contribuye a distribuir la energía incidente desde las zonas ecuatoriales, más calentadas, hacia las zonas
de latitudes más altas: es el origen de los fenómenos climáticos.
Respecto a la hidrosfera: se relaciona con ella mediante el ciclo del agua, produce las olas, las corrientes
marinas y la distribución planetaria de las precipitaciones son también consecuencia de la dinámica
atmosférica.
Respecto a la geosfera: 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.
Respecto a la biosfera: la influencia de la atmósfera en la biosfera es decisiva, ya que filtra las
radiaciones nocivas, la temperatura terrestre es moderada y hace posible la presencia de agua líquida,
imprescindible para la vida. Hay que resaltar que la composición de los distintos gases atmosféricos tiene
una influencia considerable en el balance térmico del conjunto de la Tierra.
Hidrosfera: su volumen parece ser que se ha mantenido constante desde hace 3.000 millones de año.
Está formada por agua en los tres estados, aunque la mayor parte forma los océanos. Esta agua se
desplaza continuamente desde la superficie terrestre a la atmósfera y viceversa, dando origen al ciclo
hidrológico. Además, las aguas continentales intervienen en procesos de meteorización, erosión, transporte
y sedimentación continental.
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La hidrosfera tiene un papel esencial en la regulación térmica, en colaboración con la atmósfera, gracias al
elevado calor específico del agua (amortigua las variaciones bruscas de temperatura), a las corrientes
marinas (redistribuyen el agua caliente hacia zonas frías) y a la reflexión de las radiaciones solares por las
masas de hielo glaciar (albedo).
Respecto a la atmósfera: se relaciona mediante el ciclo del agua
Respecto a la geosfera: el agua que circula por la superficie terrestre modela el relieve: disgrega muchos
minerales, arrastra materiales sueltos, los transporta y los sedimenta. Los ciclos biogeoquímicos del
carbono, del nitrógeno y del fósforo transitan entre el agua y la geosfera.
Respecto a la biosfera: 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 intervalos adecuados para el desarrollo biológico. La propia distribución y la
cantidad de las aguas marca claras diferencias en los organismos: el clima de una región, con su régimen
de precipitaciones (y temperaturas), determina cómo será la biosfera.
Geosfera: la parte sólida del planeta está formada por un núcleo denso y metálico, un manto rocoso y
una corteza de rocas más ligeras, debido a la diferenciación gravitatoria de los materiales terrestres. Es
una esfera dinámica, movida por la energía interna que permanece desde sus orígenes y que lentamente
se va disipando al espacio exterior. Esa energía es el motor de las placas litosféricas que interaccionan en
el planeta. Los procesos de tectónica de placas forman corteza terrestre en las áreas donde éstas se
separan y la destruyen donde convergen.
La dinámica interna de la geosfera repercute en la superficie terrestre (creación de cordilleras, fenómenos
tectónicos, etc.) y tiene efectos sobre los otros subsistemas.
Respecto a la atmósfera: la geosfera, lanza durante las erupciones volcánicas enormes cantidades de
gases a la atmósfera que cambian localmente su composición. El viento levanta polvo procedente
igualmente de la geosfera, modificando, también, la composición de la capa gaseosa.
Respecto a la hidrosfera: las erupciones volcánicas modifican la composición del agua (aportan sales) y
calientan el agua subterránea próxima a las cámaras magmáticas.
Respecto a la biosfera: es fundamental en la formación de los suelos, el sustrato donde se asienta la vida,
y en el aporte de sales minerales necesarios para el desarrollo vegetal
Existen distintos flujos de materia entre biosfera y litosfera tales como los aportes de SH 2 de las fuentes
hidrotermales que aprovechan microorganismos especializados del fondo marino.
Biosfera: los propios seres vivos también influyen en las otras capas, por ejemplo al devolver desde la
hidrosfera a la atmósfera
Con respecto a la atmósfera: los seres vivos devuelven grandes cantidades de agua mediante el
fenómeno de evapotranspiración. La aparición, hace unos 2000 m.a. de los seres vivos, y especialmente
de aquellos que realizan la fotosíntesis, proceso responsable de la liberación de oxígeno y que tuvo dos
consecuencias extremadamente importantes:


La transformación del carácter reductor de la atmósfera en oxidante.
Formación de la capa de ozono en la estratosfera, que actúa como una pantalla protectora frente a las
radiaciones de alta energía, posibilitando el desarrollo de vida fuera del agua.
Los seres vivos también producen gases que se desprenden en la atmósfera
Con respecto a la hidrosfera: la vida apareció en el agua líquida, y por eso la relación entre biosfera e
hidrosfera es un tanto especial. Los procesos vitales requieren de la existencia de agua en estado líquido
de manera que los organismos, o viven en el agua, o han tenido que interiorizar el medio acuático al pasar
a vivir en el aire.
Respecto a la geosfera: existen distintos flujos de materia entre biosfera y litosfera tales como, por
ejemplo, los sedimentos de origen planctónico (petróleo). Los vegetales terrestres, que como seres vivos
que son, forman parte de la biosfera necesitan como soporte a la geosfera de la que además toman
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componentes minerales, pero a su vez son capaces de modificar los terrenos sobre los que se asientan
originando suelos y alterando el clima allí donde se encuentran (mantienen más humedad, evitan el
sobrecalentamiento) incluso producen una disminución de la erosión del terreno al frenar la acción del agua
de escorrentía.
Si bien los seres vivos se han ido modificando por adaptación al ambiente, también ellos son causa de
importantes cambios ambientales y su presencia ha sido y es un factor determinante de las condiciones
existentes en nuestro planeta. La vida en su conjunto ejerce una acción global que contribuye a mantener
sobre el planeta las condiciones adecuadas para su desarrollo, reaccionando ante los desequilibrios y
trasformando activamente el planeta. La aparición de organismos vivos fue unos de los acontecimientos
esenciales en la evolución del planeta, pues ha condicionado la composición, la estructura y la dinámica de
las capas fluidas, así como de la superficie de la geosfera.
Los ciclos biogeoquímicos, finalmente, representan un buen ejemplo de la interrelación entre 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.
La tierra como sistema
Se puede considerar nuestro planeta como un gran sistema formado por muchas piezas las cuales están todas
relacionadas y lo que afecte a una de ellas influirá directa o indirectamente en las demás.
Sistema es un conjunto de partes que interaccionan. Hay toda una teoría de sistemas que puede aplicarse en
distintos campos (máquinas complejas, sociedades humanas o de otros animales, y desde luego la Tierra en
su conjunto. El mismo sistema solar recibe esta denominación por las relaciones que se establecen entre sus
componentes).
Podemos distinguir, según cómo hagamos el estudio, entre el sistema como “caja negra”, cuando lo único que
queremos saber es cuáles son las relaciones de nuestro sistema con otros sistemas, sin tener en cuenta cómo
afecta esto internamente al nuestro (no nos interesa saber “cómo funciona”). Por ejemplo, consideramos a
nuestro sistema Tierra como una caja negra cuando nos limitamos a estudiar cuánta energía y de qué tipos
llegan a ella desde el Sol y de otras fuentes exteriores y cuánta energía y de qué modo se irradia desde la
Tierra al exterior.
Estudiamos un sistema como “caja blanca” cuando observamos los subsistemas que hay en él. De algún
modo se trata de ver lo que hay “dentro” del sistema, algo que una caja negra no nos permite.
[Un ordenador es un sistema: contiene múltiples partes que interaccionan entre sí (microprocesador, reloj,
memoria ram, pantalla, teclado… Podemos considerarlo una caja negra si simplemente nos limitamos a
enchufarlo, le damos instrucciones y vemos la respuesta. Lo estudiaremos como caja blanca si analizamos
cómo cada uno de sus elementos se relaciona con los demás para producir la respuesta a partir de las
instrucciones]
El estudio de subsistemas nos permite entender cómo funciona un sistema más complejo, pero sólo hasta
cierto punto, ya que a su vez, cada subsistema no funciona independientemente sino que hay interacciones
entre ellos.
La Tierra es un complejo sistema que se autorregula a lo largo del tiempo y en el que una serie de
subsistemas, como la atmósfera, la hidrosfera, etc. sufren continuas modificaciones que pueden ser estudiadas
por separado. Pero sólo podremos entender el sistema completo si llegamos a conocer cómo son las
interacciones entre subsistemas.
Los sistemas, de todo tipo, se pueden dividir en cuanto al intercambio de materia y energía en abiertos,
cuando intercambian materia y energía con el exterior. Cerrados, cuando no hay intercambio de materia pero
sí de energía. Por último, se consideran aislados si no hay intercambio ni de materia ni de energía.
Consideramos al sistema Tierra como un sistema cerrado puesto que intercambia energía continuamente
con el exterior, siendo despreciable la cantidad de materia que entra (polvo cósmico, meteoritos) y la que sale
(gases, partículas de polvo y en las últimas décadas naves y basura espacial).
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Concepto de medio ambiente
La definición más sencilla es decir que el medio ambiente es todo lo que nos rodea, pero debemos afinar más:
medio ambiente es el conjunto de elementos bióticos y abióticos que rodean a un individuo o a una especie,
algunos de los cuales contribuyen a satisfacer sus necesidades.
Todavía hay que ir más lejos, ya que en ese medio ambiente hay que incluir una especie que influye en gran
medida sobre él y que a su vez también es influida por todo lo que le rodea.
Esa especie es la nuestra, la humana, que tanto por el altísimo número de individuos que la forman (nos
acercamos a los siete mil millones de individuos) como por la capacidad que tiene de modificar el entorno en el
que vive, no puede dejarse de lado. Y así, las últimas acepciones que se dan a medio ambiente son: “el medio
ambiente es el conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y factores sociales capaces de
causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivientes y las
actividades humanas” (Congreso de Estocolmo de 1972). O bien: “el medio ambiente es un sistema
constituido por factores naturales, culturales y sociales, interrelacionados entre sí, que condicionan la vida del
hombre a la vez que constantemente son modificados y condicionados por éste”. (Conferencia
Intergubernamental de Educación Ambiental de Tbillisi de 1977).
El término de “medio ambiente” procede de la ciencia de la Ecología.
Como observamos, se pueden dar diferentes definiciones de medio ambiente, pero la idea general es la misma
y no olvidemos que en todas ellas se incluye a los grupos humanos.
No deja de ser una visión antropocéntrica de la realidad, y es porque comienza a tenerse una “conciencia
ambiental”: los humanos empezamos a darnos cuenta de que estamos alterando todo lo que nos rodea y que
egoístamente podemos acabar con “la gallina de los huevos de oro” que es la naturaleza a base de extraer sus
recursos por encima de sus posibilidades y de contaminarla. A partir de aquí, el conocimiento de la Ecología
nos muestra con más claridad que cualquier acción que se haga influye en estos complejos sistemas de
interacciones de elementos abióticos y seres vivos llamados ecosistemas, y que en definitiva hay un solo
ecosistema que ocupa toda la Tierra: es la biosfera.
1. La Tierra y el Medio Ambiente. La Tierra como un gran sistema: la interacción entre las capas.
Concepto de medio ambiente.
Conceptos básicos: sistema, atmósfera, hidrosfera, biosfera, geosfera.
Actividades
Temas largos
1) La Tierra es un sistema en equilibrio. Cuando un componente cambia, el resto también debe cambiar para
restablecerlo. Explica las relaciones existentes entre los distintos componentes del sistema Tierra.
2) La Tierra como sistema. Interacción entre las grandes capas terrestres.
Preguntas cortas
3) ¿Qué se entiende por sistema Tierra?.
4) Describe las interacciones entre la atmósfera y la biosfera.
5) Describe los resultados de las interacciones entre la geosfera y la hidrosfera.
6) Concepto de medio ambiente.
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