ciencias de la tierra
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Ciencias de la tierra
1. Que es un sistema (3 conceptos):
· Se ha definido el sistema como un todo unitario organizado,
compuesto por dos o más partes, componentes o subsistemas
interdependientes y delineados por los límites, identificable de su
ambiente o suprasistema.
· Un sistema es un todo que no puede ser tomado en partes sin que se
pierdan sus características esencial y, por lo tanto, se debe estudiar
como un todo.
· El sistema consiste en subunidades con ciertas condiciones de
frontera entre las cuales se dan procesos de transporte.
2. Diga una breve introducción al enfoque de los sistemas:
ENFOQUE DE LOS SISTEMAS
Aquí se explican dos enfoques: el reduccioncita y el enfoque
totalitario.
Enfoque Reduccionista.
Este enfoque estudia un fenómeno complejo a través del análisis de
sus elementos o partes componentes.
En este enfoque se trata de explicar que las ciencias o sistemas para
su mejor entendimiento divididos a un grado tan elemental, separados
de tal modo que facilitaran su estudio a un nivel tan especializado,
como ejemplo podemos citar la biología, divididos por ejemplo en
citobiología, microbiología o la virología, que son ciencias mas
especializadas de la biología.
Enfoque Generalizado o Totalitario
En este enfoque no solo es necesario definir la totalidad sino también
sus partes constituyentes.
Es decir las partes constituyentes también pueden ser consideradas
como sistemas.
En este enfoque trata de explicar o entender los sistemas como un
todo y no como una suma de partes. Más adelante explicaremos y
discutiremos la teoría gestáltica.
3. Defina las siguientes características generales de los sistemas:
3.1 Relaciones: Entre los componentes de un sistema existen
relaciones estructurales y funcionales, éstas no son anárquicas, son
relaciones ordenadas.
3.2 Sinergia: la suma de partes de un sistema es más que la suma
individual de cada uno”.Es decir, el todo es diferente a la suma de
partes, el estudio individual de las partes no explica el todo.
3.3 Sub-sistema: Es partes de un sistema que debe cumplir el principio
de recursividad.
3.4 suprasistema: Es el espacio ó ambiente más grande de la realidad
objetiva. Es el contexto más amplio, dentro del cual se desarrollan
otros sistemas. Así por ejemplo, la unidad mayor de nuestro
geosistema o planeta tierra, lo constituye el Sistema Planetario Solar
(Suprasistema), y éste a su vez tiene como suprasistema, a la Vía
Láctea y al Universo.
3.5 Ámbito: Cada sistema existe en un cierto espacio, este entorno del
sistema es lo que se conoce como el ámbito.
3.6 Intercambio: hablamos de la elección de un objetivo por otro, el
que se escogerá será un objetivo conflictivo. Los sistemas abiertos son
caracterizados por un proceso[->0] de intercambio infinito con su
ambiente[->1], que son los otros sistemas. Cuando el intercambio
cesa, el sistema se desintegra, esto es, pierde sus fuentes[->2] de
energía.
3.7 Equilibrio: Los sistemas tienen la tendencia a mantener una cierta
estabilidad o equilibrio entre sus componentes, pues ellos poseen una
cierta capacidad para adaptarse a las perturbaciones.
3.8 Evolución: Todo sistema pasa por etapas sucesivas de estabilidad
y equilibrio. Aún cuando los sistemas tengan una naturaleza y
particularidades que lo diferencien de los demás, también supone que
esta forma de ver y estudiar los conjuntos interactivos en equilibrio,
denominado enfoque de sistema ha permitido, el establecimiento de
principios leyes y modelos que pueden ser aplicados a los sistemas
para obtener algunas generalizaciones y hacer predicciones.
4 Como funciona un sistema:
Para explicar mejor se ejemplificara de esta forma:
*Un animal herbívoro es un sistema, introduce la energía de la hierba
en su organismo y produce nutrientes para desarrollarse y
reproducirse. También produce desechos en forma de abono y gas
metano.
El pastizal donde vive ese herbívoro es otro sistema más grande que
procesa la luz solar y los nutrientes del suelo para producir energía en
forma de hierba y otros vegetales. Básicamente todos los sistemas
realizan una u otra función procesando energía en sus diferentes
formas.
Una fabrica también seria un sistema. Así como una persona o
cualquier ser vivo.
Incluso una computadora, valiéndose de la electricidad procesa la
información que le introducimos.
O sea cualquier entidad o estructura en la que entra energía y/o
información, que realiza un proceso y emite uno o varios subproductos
de ese proceso, se le podría llamar sistema.
Para ello se lleva a cabo lo siguiente:
Procesos. Es el conjunto de funciones[->3] y acciones[->4] que
desarrollan en forma interrelacionada y armónica cada uno de los
elementos del sistema, los cuales hacen posible la transformación de
los componentes e insumos.
Así por ejemplo, el ingreso de la energía solar, especialmente de los
rayos calóricos, al incidir sobre las masas de agua[->5] (hidrosfera);
origina la evaporación (proceso) y la formación de nubes (proceso), y
consecuentemente las precipitaciones (atmósfera), que constituyen las
interrelaciones.
Producto[->6]. Salidas u output, es el resultado de los procesos
realizados para transformar las entradas. En el caso del geosistema, el
producto está constituido por el equilibrio[->7] o desequilibrio ecológico
entre las entidades; así como, la auto-regulación o, la continuación del
proceso.
Debemos precisar que, los objetivos[->8], las entradas o input, los
procesos, interrelaciones y productos[->9], en el caso de los sistemas[-
>10] naturales no sin intencionales; son eventos[->11] sujetos
exclusivamente a las leyes[->12] de la naturaleza, tales como:
· Indestructibilidad! la materia no se destruye, sólo se transforma;
· Increabilidad de la materia: siempre existe
· Transformación de lo cuantitativo en cualitativo y viceversa;
· Contradicciones internas entre objetos y procesos;
· Irreversibilidad: no hay movimientos de retroceso de formas
superiores a formas inferiores. Ejemplo: un valle no puede involucionar
a una pequeña quebrada.
Por otro lado, en los sistemas naturales no es posible la
realimentación: pues ésta rige sólo para los sistemas sociales, ya que
este evento está orientado a corregir desviaciones de los objetivos
propuestos por una determinada sociedad.
1. CTM Marta García Toledano 1 TEMA 1. LA TIERRA Y EL MEDIO
AMBIENTE 1) CONCEPTO DE MEDIO AMIENTE. En el año 1.972 se
celebró en Estocolmo (Suecia) la Primera Conferencia Mundial sobre
el Medio Ambiente, organizada por las Naciones Unidas. Allí se definió
el medio ambiente como el conjunto de componentes físicos,
químicos, biológicos, sociales y culturales capaces de causar efectos
directos o indirectos en un plazo corto o largo sobre los seres vivos y
las actividades humanas. Los diversos tipos de componentes influyen
en el medio ambiente de modo distinto: 1. Componentes Físicos: el
relieve, la temperatura y la presencia de agua son los principales
factores físicos que determinan las características ambientales. 2.
Componentes Químicos: la salinidad, el pH del agua, la concentración
del oxígeno y dióxido de carbono, etc. 3. Componentes Biológicos: los
seres vivos establecen distintos tipos de relaciones entre ellos,
principalmente de tipo alimentario. 4. Componentes Sociales y
Culturales: este grupo de factores es exclusivo de la especie humana.
La forma de vida de los seres humanos influye tanto sobre las
personas como sobre los otros seres vivos que les rodean. Todos
estos factores interaccionan entres sí de modo que unos influyen
sobre otros. El medio ambiente se compone por tanto de sistemas
naturales y sistemas humanos, entre los cuales se establecen
interacciones, que pueden enfocarse bajo tres aspectos: - Riesgos
derivados de la dinámica de ambos sistemas. - Recursos que el medio
natural proporciona. - Impactos que el medio natural reciben por la
acción antrópica. El Medio Ambiente debe estudiarse des de un
enfoque sistémico, centrando su atención en el comportamiento
general, a partir del estudio que aportan las ciencias reduccionistas. 2)
EL ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE: LAS CIENCIAS
AMBIENTALES. Las Ciencias Medioambientales constituyen una
disciplina de síntesis, que integra las aportaciones parciales de
diferentes disciplinas, entra las que destacan las Ciencias de la
Naturaleza (Biología, Geología, Física y Química), junto con otras
pertenecientes al campo de las Ciencias Sociales y Humanidades,
como la Geografía, Historia o Derecho. Los problemas ambientales
son complejos y en ellos intervienen muchos factores, por lo que no
pueden ser abordados desde una sola ciencia, sino con una visión
multidisciplinar. Las características de las ciencias ambientales son: 1.
Utilizan conocimientos procedentes de ciencias reduccionistas. 2. Se
basan en la teoría de sistemas: conocimientos y técnicas que permiten
el análisis y la comprensión global de un sistema. 3. Tienen un
enfoque sistémico: centran su atención en el comportamiento general
del sistema, atendiendo a las propiedades emergentes, en lugar de en
las interacciones más elementales.
2. CTM Marta García Toledano 2 4. Utilizan un método de trabajo
interdisciplinar: al precisar conocimientos de distintas disciplinas,
necesitan de la participación de distintos especialistas. En la
problemática ambiental va a ser muy frecuente no encontrar
soluciones únicas a los problemas. A veces habrá un abanico de
soluciones y en otras ocasiones no habrá ninguna clara y habrá que
elegir la que mejor se adapte a las circunstancias en las que nos
encontramos. Sería un grave error estudiar las ciencias ambientales
como si fueran un conjunto de recetas claras a unos problemas
perfectamente definidos. Son, más bien, una oportunidad de discutir,
consensuar y probar diferentes soluciones y formas de enfrentarse con
el problema. 3) TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS. Un Sistema es
una parte del Universo que separamos del resto para estudiarla, y que
está formada por un conjunto de elementos que interaccionan entre sí
para llevar a cabo una o varias funciones. La teoría general de
sistemas
una forma científica de analizar y estudiar la realidad de modo
sistemático y desde una perspectiva globalizadora, mediante el diseño
de modelos que estudian las relaciones entre los elementos del
sistema considerado. El análisis de un sistema se puede abordar
desde dos posibles enfoques: - Enfoque Reduccionista
(reduccionismo) o analítico: intenta descomponer el objeto de estudio
en sus componentes y estudiar cada uno por separado. Considera que
únicamente se puede comprender un proceso cuando se conocen con
exactitud todos los elementos que participan en el mismo, pero este
método encuentra problemas al estudiar procesos complejos, como los
seres vivos o los ecosistemas, ya que no logra explicar el
funcionamiento del conjunto a partir del comportamiento de cada una
de sus partes. Es insuficiente para abordar los estudios de las ciencias
de la Tierra, aunque es útil para muchas disciplinas científicas. -
Enfoque Holístico (sintético): considera que los procesos complejos
sólo pueden comprenderse cuando se consideran globalmente, pues
la totalidad del conjunto es mayor que la suma de las partes que lo
componen. El enfoque holístico o sintético trata de conocer las
relaciones entre los componentes de aquello que se quiere estudiar,
aunque no se conozcan con detalle cada uno de ellos. Pone de
manifiesto las propiedades emergentes de los sistemas, resultantes
del comportamiento global y de las relaciones de los componentes. Ej:
Las piezas de un reloj por separado no tienen la propiedad de dar la
hora; sin embargo, el reloj montado como un todo, sí. Ambos enfoques
no son excluyentes, sino complementarios, ya que cuando mejor
conozcamos las diferentes partes mejor conoceremos el todo.
Componentes de un Sistema. Como hemos dicho, un sistema se
puede considerar como una parte del Universo, aislada del resto, que
consta de una serie de componentes que lo identifican y diferencian: 1.
Frontera o Límite: límite real o imaginario que separa un sistema de su
entorno. Algunos ejemplos son la membrana celular, la piel o la linde
de un bosque. La frontera debe considerarse más como una zona de
intercambio que como una barrera.
3. CTM Marta García Toledano 3 2. Elementos: son los constituyentes
del sistema y que se pueden cuantificar, como las especies vegetales
de un bosque. Los subsistemas son agrupaciones de varios
componentes del sistema principal. 3. Red de Interacciones: el
conjunto de relaciones entre los componentes del sistema, que
favorecen los intercambios de materia, energía o información. Las
relaciones también se dan entre el sistema y el entorno. 4. Flujos:
muestran la circulación de materia, energía e información entre los
componentes del sistema y suelen representarse mediante flechas.
Tipos de Sistemas. 1. Abierto: intercambia materia y energía con su
entorno. Por ejemplo, el ser humano. 2. Cerrado: sólo intercambia
energía, no materia, con su entorno. Por ejemplo, la Tierra
considerada como un sistema dentro del Universo (y despreciando la
materia que nos llega en forma de meteoritos), o un ordenador. 4)
MODELADO DE SISTEMAS. Estudiar un sistema complejo abarcando
globalmente los procesos que en él ocurren, a escala y tiempo real, es
con frecuencia imposible. Muchos resultan demasiado grandes, o
demasiado pequeños, o conllevan procesos enormemente lentos. Por
ello, los sistemas suelen representarse mediante modelos. Un modelo
es una representación simplificada de la realidad, que se elabora para
facilitar su comprensión y estudio, y que permiten ver de forma clara y
sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre
ellas. Estas representaciones se hacen mediante dibujos, esquemas o
expresiones matemáticas. Existen diferentes tipos de modelos, entre
los que destacamos: a) Modelos de Caja Negra: Si nos fijamos sólo en
las entradas y salidas de energía, materia, e información en el
sistema, y no en sus elementos ni en las interacciones que se
establecen entre ellos. b) Modelo de Caja Blanca o Transparente: Si
estudiamos no sólo las entradas y las salidas del sistema, sino
también los elementos del sistema y sus interacciones. c) Modelo de
Relaciones Causales: Las relaciones que mantienen entre sí las
variables de un sistema son causales, es decir, una de las variables es
la responsable de un efecto ejercido sobre otra. Estas relaciones se
pueden representar mediante diagramas causales, en las que se
incluyen los elementos de un sistema y flechas que conectan las
variables consideradas al modelar un sistema. 5) LOS DIAGRAMAS
DE FORRESTER. Son diagramas de relaciones causales. Las
relaciones entre las variables de un sistema pueden ser de dos tipos:
4. CTM Marta García Toledano 4 1) Relaciones Simples: Son aquellas
en que una variable A del sistema, influye sobre otra B, pero no a la
inversa. Las relaciones simples pueden ser: - Relaciones Directas o
Positivas: una variación de A (aumento o disminución) origina una
variación de B en el mismo sentido (aumento o disminución
respectivamente). Se representa mediante un signo (+) sobre la flecha
que los relaciona. Por ej. el aumento de materia orgánica en una
charca hace que aumente el número de microorganismos. -
Relaciones Inversas o Negativas: una variación de A (aumento o
disminución) origina una variación de B en sentido apuesto
(disminución o aumento respectivamente). Se representa mediante un
signo (-) sobre la flecha que los relaciona. Por ej. si en una charca
aumenta el número de microorganismos aerobios que consumen
oxígeno en la respiración, disminuye la concentración de oxígeno en la
charca. - Relaciones Encadenadas: se producen entre más de dos
variables, consideradas independientes, y las relaciones entre cada
dos de ellas puede ser directa o inversa. Un ejemplo de relaciones
encadenadas es el proceso de eutrofización de agua. 2) Relaciones
Complejas: Son aquellas en que una variable influye sobre otra u otras
que, a su vez, influyen sobre la primera. El resultado es un conjunto de
relaciones encadenadas en círculo, que recibe el nombre de bucle de
retroalimentación, realimentación o feedback. Pueden ser: -
Retroalimentación Positiva: Se produce cuando la variación de una
variable en un sentido (aumento o disminución) produce un cambio de
otra u otras variables en el mismo sentido (aumento o disminución
respectivamente) y éstas a su vez influyen de la misma manera sobre
la primera. La causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa o
viceversa (disminución). La retroalimentación (+) desequilibra el
sistema al amplificar sus efectos. - Retroalimentación Negativa: Se
produce cuando la variación de una variable en un sentido (aumento o
disminución) produce un cambio de otra u otras variables en el mismo
sentido y éstas a su vez, influyen sobre la primera en sentido opuesto
(disminución o aumento respectivamente) o viceversa. Cuando se
incrementa A se produce el incremento de B, pero a su vez este
incremento de B hace disminuir A. Al aumentar la causa, aumenta el
efecto, y el aumento del efecto, amortigua la causa o viceversa. Este
tipo de relaciones tienden a estabilizar los sistemas, por lo que reciben
el nombre de estabilizadores o sistemas homeostáticos. Son
relaciones reguladoras que mantienen el sistema en equilibrio. Por
ejemplo, el sistema de calefacción controlado por termostato, si la
temperatura baja, se enciende la calefacción y si la temperatura es
alta, se apaga.
5. CTM Marta García Toledano 5 6) LA TIERRA COMO UN GRAN
SISTEMA. Si analizamos la Tierra como un sistema de caja negra,
podemos considerarla como un sistema en el que entra y sale energía
aunque no materia. La energía que entra es radiación
electromagnética solar, y la energía que sale es radiación reflejada e
infrarroja (calor) procedente de la superficie terrestre. Si analizamos la
Tierra como un sistema de caja blanca, la consideramos formada por
la interacción de 4 subsistemas: 1. Atmósfera: es la envoltura gaseosa
de la Tierra, cuya composición original debía ser muy diferente a la
actual. 2. Hidrosfera: es la capa discontinua de agua que envuelve la
superficie sólida del planeta. Comprende fundamentalmente el agua
líquida, continental y oceánica, y el hielo glaciar, aunque una pequeña
cantidad forma parte de la atmósfera (vapor de agua) y de los seres
vivos. Algunos autores consideran la Criosfera (masa de hielos) un
subsistema independiente de la hidrosfera. 3. Geosfera: es la parte
sólida del planeta, formada por un núcleo denso y metálico, un manto
rocoso y una corteza de rocas más ligeras, debido a la diferencia
gravitatoria de los materiales terrestres. 4. Biosfera: está constituida
por todos los seres vivos del planeta y ocupa la parte inferior de la
atmósfera, una parte de la hidrosfera, y la parte superior de la litosfera.
Entre estos subsistemas, los flujos de materia, energía e información
han permitido la existencia de bucles de retroalimentación, y con ellos,
el mantenimiento del equilibrio. Actualmente, el equilibrio del sistema
Tierra está en nuestras manos.
6. CTM Marta García Toledano 6 Actividad. La interacción entre los
subsistemas terrestres tiene como resultado la regulación del clima:
Para realizar simulaciones sobre el posible comportamiento y
evolución del clima terrestre o sistema climático (S), se toman los
datos correspondientes a las principales interacciones entre los
subsistemas que componen la máquina climática: S = A U H U B U G
U C *El símbolo U representa la interacción entre subsistemas Para
hacer predicciones meteorológicas a corto plazo (horas o días) basta
con tener en cuenta las variaciones de la atmósfera, pero para
predicciones a largo plazo, habrá que tener en cuenta las
interacciones entre todos los sistemas. De este modo, os propongo
que deduzcáis vosotros mismos la influencia de los distintos
subsistemas en la Regulación del Clima del planeta, completando el
siguiente diagrama de Forrester (no olvides los bucles): Aclaraciones:
Radiación Solar Incidente (calor recibido del sol en forma de IR).
Efecto Albedo: porcentaje de radiación solar incidente que es reflejada
por la superficie terrestre. Las superficies claras reflejan más radiación
que las oscuras, de modo que las regiones congeladas del planeta
generan un importante efecto albedo. Efecto Invernadero: parte de
la radiación infrarroja (calor) emitida por la Tierra hacia el exterior, es
atrapada por determinados gases atmosféricos (dióxido de carbono,
metano y vapor de agua), que la devuelven hacia la superficie
terrestre. Las Nubes: las bajas aumentan el efecto albedo; las altas
sin embargo, generan efecto invernadero. Polvo Atmosférico: crea
una especie de “pantalla” contra la radiación solar incidente, la refleja.
Biosfera: es la gran “refrigeradora” del planeta (junto con los
océanos), ya que retira de la atmósfera dióxido de carbono, lo que
reduce el efecto invernadero.
