MEDIO AMBIENTE Y TEORÍA

DE SISTEMAS

Marta García Toledano

TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS

Un sistema es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones. En un sistema nos interesa el comportamiento global.

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Características de los sistemas: 1. Están formados por elementos.

2. Cada elemento tiene una función específica en el sistema, y se relaciona

con los demás elementos.

3. Los elementos interaccionan para desempeñar una o varias funciones, superiores a la suma de las partes, que reciben el nombre de propiedades emergentes. (Sinergia).

4. Los sistemas no están aislados, hasta ellos llegan energía y materia necesarias para su funcionamiento. Además reciben información del exterior del sistema que desencadena su actividad.

5. Los sistemas también producen materia y emiten energía e información, como resultado de la función que desempeñan.

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Energía almacenada

Los límites del sistema.

Un sistema es una porción del espacio y su contenido. Todo sistema se encuentra dentro de una superficie cerrada que lo separa del resto del Universo. La superficie es el límite del sistema y puede ser real, como la membrana de una célula, o ficticia, como el límite que se establece en una charca o en un encinar.

Energía entrante

Energía saliente

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Tipos de sistemas

Según los intercambios de materia y energía pueden diferenciarse tres tipos de sistemas:

Abiertos Cerrados Aislados.

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Sistemas abiertos: Son aquellos que intercambian materia y energía con el exterior. Todos los sistemas biológicos son sistemas abiertos, para mantenerse vivo el sistema debe tomar energía y materia del exterior, también debe liberar materia y energía (calor) que se genera en los procesos químicos como la respiración.

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Sistemas cerrados:

Son los que sólo intercambian energía con el exterior, no intercambian materia, sino que la reciclan. Es el caso de un ordenador que recibe energía eléctrica y emite energía calorífica y lumínica, pero la materia que lo compone es constante. El Sistema Planeta Tierra es considerado como un sistema que recibe continuamente energía procedente del sol, energía electromagnética (luz, etc.) y que emite al espacio energía en forma de calor (energía infrarroja), pero apenas intercambia materia con el exterior, si despreciamos la entrada de materiales procedentes de los meteoritos dada su poca masa relativa. (Si tenemos en cuenta esta masa que nos llega del espacio, será un sistema abierto)

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Sistemas aislados: Son aquellos que no intercambian ni materia, ni energía con su entorno. En realidad no existen este tipo de sistemas, por tanto, son sistemas teóricos que se utilizan con el fin de simplificar cuando se estudian sistemas de grandes dimensiones (macrosistemas) como por ejemplo el Sistema Solar.

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El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques: Reduccionista. Consisten dividir el objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos y estudiarlos por separado. Holístico o sintético. Estudia el todo o la globalidad y las relaciones entre sus partes sin detenerse en los detalles. Pone de manifiesto las propiedades emergentes de los sistemas, resultantes del comportamiento global y de las relaciones de los componentes.

El Estudio de los Sistemas: Reduccionismo y holismo

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Reduccionismo

Trata de descomponer y analizar las partes de un todo, buscando

«lo más pequeño».

(Método analítico)

Holismo

Consiste en analizar la totalidad, la globalidad de un

sistema.

(Método sintético)

Ambos enfoques son complementarios y deben apoyarse mutuamente para obtener la imagen más ajustada a la realidad.

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LA REPRESENTACIÓN DE LOS SISTEMAS. LOS MODELOS.

Estas representaciones se hacen mediante dibujos, esquemas o expresiones matemáticas.

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 permite ver de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas.

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Ejemplo: Modelo depredador-presa

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MODELOS DE CAJA NEGRA Y CAJA BLANCA

Modelo de caja negra

Interesan sólo las entradas y salidas de materia, energía e información en el sistema,

y no los elementos e interacciones que suceden en el interior.

Modelo de caja blanca

Se tienen en cuenta las entradas y las salidas, así como las interacciones, las conexiones

interiores y las relaciones entre los componentes del sistema.

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Estudiando la Tierra como un sistema de caja negra, podemos considerarla un sistema en el que entra y sale energía (despreciando la entrada de materia): • La energía que entra es radiación electromagnética (luz, etc.). • La energía que sale es radiación infrarroja (calor) procedente de la

superficie terrestre. Si la estudiamos como un sistema caja blanca, la podemos considerar formada por la interacción de cuatro subsistemas:

• Atmósfera. • Hidrosfera. • Geosfera. • Biosfera.

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DEFINICIÓN DE MEDIO AMBIENTE

Conferencia de la ONU para el Medio Ambiente humano. Estocolmo 1972.

“Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas.”

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El Medio Ambiente podemos considerarlo formado por dos subsistemas, que a su vez se componen de otros sistemas menores: Sistemas Naturales:

Son los cuatro subsistemas o capas de la Tierra: geosfera, hidrosfera, atmósfera y biosfera.

Sistemas Humanos:

Constituidos por los seres humanos y las relaciones sociales que se establecen entre ellos, así como las actividades que desarrolla.

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Entre los sistemas humanos y los sistemas naturales se establecen interacciones: Riesgos derivados de su dinámica.

Recursos que el medio natural nos proporciona.

Impactos que el medio natural recibe por la acción antrópica.

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RELACIONES ENTRE LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA

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Los elementos que forman los sistemas están relacionados entre sí y funcionan de forma coordinada. Los elementos que pueden variar en función de otros se denominan variables. Las relaciones entre las variables de un sistema pueden ser de dos tipos: 1. Relaciones causales simples. 2. Relaciones causales complejas.

Relaciones Causales Simples.

• Directas o positivas: El cambio de una variable provoca un cambio en la otra del mismo signo. Si una aumenta la otra también; si una se reduce, la otra también.

Pendiente – Velocidad del agua

• Inversas o negativas: El cambio en una variable provoca un cambio en

sentido inverso en la otra. Al aumentar una, la otra se reduce.

Reforestación – Erosión del suelo

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Precipitaciones Caudal de los

ríos

Biomasa vegetal Materia orgánica

Contaminación Número de peces

Biomasa vegetal Erosión por la lluvia

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En las relaciones complejas, también llamados bucles de retroalimentación, las acciones de un elemento sobre otro suponen que, a su vez, éste actúe sobre el primero. Cuando la última variable influye en la primera, se habla de “Feed-back” o Retroalimentación

Relaciones Causales Complejas

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Se dan cuando la variación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye de la misma manera sobre la primera. Tienen una acción de refuerzo sobre el proceso inicial.

Relaciones Complejas Positivas

a b A: Nacimientos B: Población

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La variación de una variable en un sentido produce un cambio de otra variable en el mismo sentido y ésta, a su vez, influye sobre la anterior en sentido opuesto. Tienen una acción reguladora y estabilizan los sistemas en los que actúan (sistemas homeostáticos). Se consigue un estado de equilibrio dinámico.

Relaciones Complejas Negativas

A B A: Población B: Defunciones

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En un sistema encadenado: - Si las relaciones negativas intermedias son número par, el resultado final es

positivo (realimentación). - Si las relaciones negativas intermedias son número impar, el resultado final es

negativo (homeostasis).

Población de

conejos

Daños al cultivo

Venenos

Zorros

Evapotranspiración

Precipitación Biomasa vegetal

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EJEMPLO PAU En un texto dado aparecen una serie de términos (calentamiento global, sequía, humedales, CO2 atmosférico), que configuran un bucle de retroalimentación. Dibuja el diagrama y razona si la retroalimentación es positiva o negativa.

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EL SISTEMA TIERRA

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La interacción entre los subsistemas tiene como efecto la Regulación del Clima.

S = A U B U G U H S: Sistema Climático U: Interacción entre subsistemas

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REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

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EJEMPLO PAU: Elabora un diagrama causal o de flujo con los siguientes elementos (agua, vegetación, efecto invernadero, dióxido de carbono, temperatura atmosférica ) en regiones áridas y razone si se trata de un sistema con retroalimentación positiva o negativa. Usa esta conclusión para decidir si se trata de un sistema estable o inestable.

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