Medioambiente y Dinámica de Sistemas

Conceptos

Medioambiente

Conjunto de componentes fisico-químicos, biológicos y sociales, cuyas propiedades interactúan entre sí, generando un efecto dominó. El estudio del medioambiente se realiza desde un punto de vista holístico (global) y no reduccionista.

Sistemas

Conjunto de partes que interactúan. El enfoque se centra en el funcionamiento del conjunto, no de las partes individuales. Su comportamiento se estudia mediante la Teoría de Sistemas Dinámicos, impulsada por:

• Norbert Wiener
• Ludwig Von Bertalanffy
• Jay Forrester (utiliza modelos, versiones simplificadas de la realidad)

Ejemplo: Un mapa. Se eliminan datos de la entidad real y se conservan datos clave, denominados variables.

Tipos de Modelos

• Mentales: La memoria crea una realidad simplificada.
• Formales (matemáticos): Útiles para realizar predicciones futuras mediante fórmulas.
• De Sistemas:
  • Caja Negra: Describe las entradas y salidas de información, materia y energía (intercambio con el exterior).
  • Caja Blanca: Estudia el interior del sistema, incluyendo variables y sus relaciones:
    • Simples: Directas, inversas y encadenadas.
    • Complejas: Retroalimentación (+ o -), feedback.

Leyes de la Termodinámica

• 1ª Ley: La energía se conserva (Ei=Ef).
• 2ª Ley: La entropía aumenta.

Ejemplo: Clima Terrestre

• Caja Negra: Entra radiación electromagnética y sale infrarrojo (calor). Intercambio de energía, no de materia. Sistema cerrado.
• Caja Blanca: El sistema climático es la unión de Atmósfera (variaciones de presión, temperatura, humedad y vientos), Hidrosfera, Biosfera, Geosfera y Criosfera. La interacción entre estos subsistemas define el clima.

Interacciones Climáticas Clave

1. Efecto Invernadero: El CO₂ y el CH₄ (metano) retienen parte de la energía emitida por el suelo tras ser calentado por la radiación solar. El exceso de gases de efecto invernadero, causado por la quema de combustibles fósiles, incendios y deforestación, aumenta la temperatura global.
2. Efecto Albedo: Porcentaje de radiación solar reflejada. Varía según la superficie, color y textura. El aumento de hielo y desierto, y la disminución de bosques, incrementan el albedo.
3. Nubes: Aumentan el albedo y disminuyen la temperatura, pero también aumentan el efecto invernadero. El efecto dominante depende de la altura de las nubes.
4. Polvo Atmosférico: Proveniente de humos, contaminación, incendios, impactos meteorológicos y volcanes. Aumenta la reflexión de la luz (albedo) y disminuye la temperatura.
5. Volcanes: El polvo y el SO₂ aumentan el albedo y disminuyen la temperatura a corto plazo. A largo plazo, el CO₂ liberado aumenta la temperatura.
6. Variaciones de la Radiación Solar Incidente:
   • Periódicas (Ciclos de Milankovitch): Variaciones en la excentricidad de la órbita terrestre, inclinación del eje de rotación y precesión.
   • Graduales: Cambios en la actividad solar.
7. Influencia de la Biosfera: Los seres vivos captan CO₂, disminuyendo el efecto invernadero y la temperatura.

Organización y Diversidad de la Biosfera

Estudio del Ecosistema

Un ecosistema se forma por las interacciones entre la biocenosis (conjunto de seres vivos) y el biotopo (factores físicos del medio). Es un sistema cerrado para la materia y abierto para la energía, capaz de autorregularse y mantenerse en un equilibrio dinámico.

Autorregulación del Ecosistema

Los bucles negativos (retroalimentación negativa) dan estabilidad al sistema. Las relaciones entre especies y con el biotopo permiten la autorregulación.

Autorregulación de la Población

Una población crece hasta un límite (límite de carga, K) donde se estabiliza. El crecimiento se ve afectado por:

• Potencial Biótico (r): Capacidad de reproducción.
• Resistencia Ambiental: Factores que limitan el crecimiento:
  • Externos: Depredadores, parásitos, competidores, clima, pH.
  • Internos: Densidad de población.

Estrategias Reproductoras

• Estratega r: Alta tasa de natalidad, pero muchas crías mueren.
• Estratega K: Baja tasa de natalidad, pero mayor cuidado de las crías.

Valencia Ecológica

• Especies Estenoicas: Límite de tolerancia estrecho, crecen bien en condiciones óptimas (estrategas K).
• Especies Eurioicas: Límite de tolerancia amplio, se adaptan a diversos ambientes (estrategas r).

Autorregulación de la Comunidad

Modelo Depredador-Presa

Es un bucle de retroalimentación negativa que estabiliza las poblaciones.

Parasitismo

El parásito se beneficia del hospedador, perjudicándolo pero sin causarle la muerte.

Competencia y Nicho

• Competencia: Dos especies que usan el mismo recurso (alimento o territorio).
• Hábitat: Lugar físico donde vive una especie.
• Nicho Ecológico: Función de la especie en el ecosistema.

Biodiversidad

El Índice del Planeta Viviente (LPI) indica la presión sobre el medioambiente, midiendo la tasa de extinción en ecosistemas terrestres, de agua dulce y océanos.

Causas de la Pérdida de Biodiversidad

• Sobreexplotación de recursos.
• Alteración y destrucción del hábitat.
• Contaminación.
• Incendios forestales.
• Introducción de especies invasoras.

Medidas para la Conservación de la Biodiversidad

• Ecoturismo.
• Espacios protegidos.
• Estudios de indicadores ambientales.
• Leyes de preservación (Convenio CITES).
• Bancos de genes y semillas.

Sucesión Ecológica

Proceso de recuperación de un ecosistema después de una perturbación.

Nuevas Tecnologías para el Medioambiente

Simuladores Informáticos

• World-2 (1972): Estudió la evolución de recursos naturales, alimentos, capital, población y contaminación.
• World-3 (1991): Predijo un posible colapso si no se modifican las tendencias de crecimiento.

Sistemas de Teledetección

Utilizan sensores en satélites para obtener imágenes digitales de la Tierra.

Componentes

• Sensores (activos o pasivos).
• Satélites (geoestacionarios o polares).
• Imágenes digitales.

Propiedades de las Imágenes Digitales

• Píxel.
• Resolución (espacial, temporal, radiométrica, espectral).
• Color digital.

Sistemas de Información Geográfica (SIG)

Programas que procesan imágenes digitales y permiten analizar diferentes capas de información.

Aplicaciones de la Teledetección

• Control del hielo y clima.
• Monitoreo de mareas negras, minería, pesca, desiertos, incendios, fallas y volcanes.
• Ordenación del territorio.

Bioacumulación

Acumulación de sustancias tóxicas en los organismos a lo largo de la cadena trófica.