INTRODUCCIÓN A LAS CIENCIAS MEDIOAMBIENTALES

1. INTRODUCCIÓN A LAS CIENCIAS MEDIOAMBIENTALES CONCEPTO DE MEDIOAMBIENTE Y DINÁMICA DE SISTEMAS

2. Concepto de MedioAmbiente • Conferencia de Estocolmo 1972: “conjunto de elementos físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, a corto o largo plazo, sobre los seres vivos y las actividades humanas”. • Coloquio de Aix-en.-Provence 1972: “conjunto de seres y cosas que constituyen el espacio próximo o lejano del hombre, sobre los que puede actuar, pero que recíprocamente pueden actuar sobre él y determinar total o parcialmente, su existencia y modos de vida”.

3. Otros conceptos • Constitución Española: “conjunto de recursos naturales (aire, agua, suelo, fauna, flora) por cuya utilización deben velar los poderes públicos, incluyendo, además, a la relación que el hombre establece con dichos elementos”. • Directiva Comunidad Europea 85/5/377 (1985) “es el sistema constituido por el hombre, la fauna y la flora; el suelo, el aire, el clima, y el paisaje; las interacciones entre los factores citados, los bienes materiales y el patrimonio cultural”.

4. + Conceptos de MA • María Novo 1986: “es el sistema constituido por los factores naturales, culturales y sociales, relacionados entre sí, que condicionan la vida del hombre a la vez que constantemente son modificados y condicionados por él”. • Albert Sasson: “es una compleja red de factores físicos, bióticos y socioculturales, interactuando en situaciones sistemáticas mediante flujos de energía, materia e información”.

5. Reduccionismo y holismo. • El estudio del m.a. es interdisciplinar, por lo que necesita un enfoque de conjunto (holístico, global), pero aprovechando la visión reduccionista del método científico, que divide nuestro objeto de estudio en componentes simples, que interaccionan.

6. Sistemas • Conjunto de partes operativamente interrelacionadas, es decir, en el que unas partes actúan sobre otras y del que interesa fundamentalmente el comportamiento global. Ejemplos: un ser vivo, una fábrica, en instituto, las entidades educativas, una familia, un ecosistema, un bosque, el medioambiente. • Para estudiarlos utilizamos la dinámica de sistemas (Jay Forrester), que consiste en observar y analizar las relaciones e interacciones existentes entre las partes de nuestro objeto de estudio, recurriendo al uso de modelos.

7. Modelos • Versiones simplificadas de la realidad. • Determinamos la variables que participan en el sistema. • Pasamos de un modelo mental, cuando nos percatamos del problema, a un modelo formal, matemático, cuando hemos determinado las variables y cómo interactúan. Este último modelo nos permite hacer predicciones.

8. Sistemas caja negra • Sistema en el que no queremos mirar en su interior. Sólo nos interesan la entradas y salidas de materia, energía e información, es decir, sus interacciones con el entorno. • Tipos de sistemas caja negra: • Abiertos, con entradas y salidas de materia y energía. Una ciudad, un organismo vivo ... • Cerrados, no hay intercambio de materia, sólo de energía. Una charca, nuestro planeta ... • Aislados, sin intercambio de materia ni de energía. Nuestro sistema solar.

9. La energía en los sistemas • Los modelos caja cumplen las leyes de la termodinámica: • Primera: ley de conservación de la energía. • Segunda: en cada transferencia , la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra más dispersa y desorganizada. En consecuencia, aumenta la entropía (magnitud que mide la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema).

10. Entropía • Asociada al orden existente en un sistema. Cuanto mayor orden exista, más concentrada estará la energía y más baja será la entropía. Por el contrario, a mayor entropía, más desorden y la energía estará más dispersa. • El mantenimiento del orden necesita de un aporte de energía. El universo tiendo a una alta entropía, al desorden. Los seres vivos son sistemas ordenados, mantienen baja la entropía interior, gastando energía y liberando moléculas de elevada energía y calor; son sistemas abiertos que rebajan su entropía a costa de aumentar la del entorno.

11. Sistema abierto: un ser vivo.

12. Sistemas caja blanca • Podemos observar las partes (variables) que lo componen y unirlas con flechas que las relacionen entre sí, representando sus interacciones. Se forma así un diagrama causal.

13. Relaciones causales • Conexiones causa-efecto de cualquier otro tipo entre variables. Pueden ser simples o complejas. • Simples: influencia de un elemento sobre otro. • Directas (+): las dos variables se mueven en el mismo sentido. Si A aumenta, B aumenta. Si A disminuye, B disminuye. • Inversas (-): las dos variables se mueven en sentido contrario. A aumenta, B disminuye, o viceversa. • Encadenadas: una serie de variables unidas mediante flechas (lee de forma independiente dos a dos). Para simplificar, si el número de relaciones negativas es par, el conjunto es par.

14. Relaciones causales • Complejas: realimentación. Una relación que se cierra sobre sí misma. • Positiva: la causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa. Se trata de un incremento desbocado. En cadenas cerradas son un número par de relaciones negativas. Signo + en el centro de la relación. Desestabilizan los sistemas. Crecimiento exponencial. • Negativa u homeostático: al aumentar la causa aumenta el efecto, y el aumento del efecto, amortigua la causa. Tienden a estabilizar los sistemas por lo que se denominan homeostáticos. Se indican con un signo – en el centro de la relación. Crecimiento sigmoidal.

16. Modelar un sistema • Formación de un modelo mental. • Diseño de un diagrama causal. (validar) • Elaboración de un modelo formal. • Simulación de escenarios.

17. Modelos de regulación del clima terrestre • Modelo de caja negra: sistema cerrado, entra y sale energía, no materia. • Modelo de caja blanca: la máquina climática. Interaccionan los subsistemas terrestres (atmósfera, hidrosfera, geosfera, biosfera y criosfera).

18. La Tierra como sistema caja blanca

19. El efecto invernadero • Se origina en los primeros 12 kms. por la presencia de gases como el vapor de agua, dióxido de carbono, metano y N2O principalmente. Permiten de la temperatura media terrestre se mantenga entorno a 15ºC. • La cantidad de calor atrapado dependerá de la concentración de esos gases.

21. El efecto albedo • Porcentaje de la radiación solar reflejada por la Tierra del total que incide procedente del Sol. • Varía en función del color de la superficie terrestre. Cuanto más clara sea, mayor cantidad de luz reflejada, mayor el albedo y menor la temperatura.

23. La nubes • Por una parte incrementan el albedo. • Por otra, devuelven a la superficie terrestre radiación infrarroja, incrementando el efecto invernadero. • El tipo de bucle dependerá de la altura a la que se encuentre la nube: si es baja aumentará el albedo; si es alta, aumentará el efecto invernadero.

26. Polvo atmosférico • El polvo atmosférico de diverso origen (volcanes, incendios, meteoritos, contaminación, etc) no deja atravesar la radiación solar, reflejándola hacia el espacio, lo que contribuye al enfriamiento del planeta.

27. Volcanes • Al igual que las nubes ejercen un doble papel en función de los productos emitidos y la altura alcanzada por estos. • Descenso de la temperatura por la emisión de SO2 y la altura alcanzada. A mayor altura más tiempo de permanencia (2 años) y mayor el descenso de las temperaturas. • Aumento de la temperatura, por aumento del efecto invernadero como consecuencia del CO2.

28. Variaciones de la radiación solar • La radiación solar ha sufrido variaciones periódicas y graduales importantes a lo largo de los tiempos. • Periódicas: ciclos de Milankovitch, que se deben a: • La excentricidad de la órbita terrestre, cada 100.000 años. • La inclinación del eje terrestre, cada 41.000 años. • La posición del perihelio, varía cada 23.000 años. • Graduales: ha medida que el Sol se va degradando se va desprendiendo más calor.

29. La biosfera • Según la hipótesis Gaia, la Tierra es un sistema homeostático, que regula su temperatura debido a las interacciones entre los diferentes subsistemas que lo componen. La biosfera desempeña un papel fundamental porque rebaja los niveles de CO2 y por tanto reduce la temperatura.

30. Variación de la composición atmosférica

31. Cambios en la composición de atmósfera y el clima debidos a la fotosíntesis • Reducción de los niveles de CO2 en la atmósfera. • Aparición del oxígeno atmosférico. • Formación de la capa de ozono. • Aumento del nitrógeno atmosférico por reacciones metabólicas de los seres vivos a partir de los óxidos nitrogenados

32. Analiza las relaciones causales

33. Analiza las relaciones causales

34. Analiza las relaciones causales