DEFINICI

1
DEFINICIÓN MEDIO AMBIENTE

• Conferencia de UN de Medio Ambiente. Estocolmo 72
• Es el 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

2
ESTUDIO MEDIO AMBIENTE

• Enfoque Multidisciplinar
• Diferentes puntos de vista Ecología, Economía,
  Sociología, Derecho, Biología, Geología, Física,
  Química, Matemáticas, Ingeniería, Arquitectura,
  Medicina y Geografía.

3
Enfoque reduccionista

• Método analítico consiste en dividir o
  fragmentar nuestro objeto de estudio en sus
  componentes más simples y observarlos por
  separado.

4
Enfoque holístico

• Método sintético.Trata de estudiar el todo o la
  globalidad y las relaciones entre sus partes sin
  detenerse en los detalles.
• Se ponen de manifiesto las propiedades
  emergentes.

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SISTEMAS Y DINÁMICA DE SISTEMAS

• Def. sistema es un conjunto de partes
  operativamente interrelacionadas, en el que unas
  partes actúan sobre otras y del que interesa
  considerar fundamentalmente el comportamiento
  global.
• Un sistema es algo más que la suma de sus partes.

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USO DE MODELOS

• Para el estudio de la dinámica de sistemas se
  utilizan modelos, es decir versiones
  simplificadas de la realidad

7
(No Transcript)
8
MODELOS MENTALES

• Lo que guardamos en nuestra mente no es la
  realidad, sino sus modelos mentales.
• No sirven para guiarnos por el mundo y nuestras
  acciones responden a nuestros modelos.

9
(No Transcript)
10
Un modelo no es la realidad

• Un modelo es una simplificación de la realidad y
  no es aplicable fuera del entorno para el que fue
  formulado.

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MODELOS FORMALES

• Son modelos matemáticos que también son
  aproximaciones a la realidad. Utilizan ecuaciones
  que asocian las variables.
• Son una herramienta para representar la realidad
  de la forma más concreta y precisa posible.

12
Ejemplo modelo depredador-presa
13
MODELOS DE SISTEMAS DE CAJA NEGRA

• Un modelos de caja negra se representa como si
  fuera una caja dentro de la cual no queremos
  mirar y solo nos fijamos en sus entradas y
  salidas de materia, energía e información.

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Tipos de modelos de caja negra

• Abiertos En ellos se producen entradas y salidas
  de materia y energía.
• Cerrados. No hay intercambios de materia, pero SI
  de energía.
• Aislados. No hay intercambio de materia ni de
  energía.

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Energía en los sistemas

• Los modelos han de cumplir
• 1ª ley de la termodinámica o conservación de la
  energía.

16

• 2ª Ley de termodinámica La entropía. Parte no
  utilizable de la energía contenida en un
  sistema.Es una medida del desorden de la energía
  de un sistema.

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MODELOS DE SISTEMAS DE CAJA BLANCA

• Si miramos el interior de un sistema, adoptamos
  un enfoque de caja blanca.
• Hay que marcar las variables que lo componen y
  unirlas con flechas que representan las
  interacciones.

18
Ej.1 Pag.18
19
DIAGRAMAS CAUSALES

• Relaciones simples
• Directas o positivas, si aumenta A causa un
  aumento de B. Recíprocamente si disminuye A,
  disminuye B.

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• InversasSi aumenta A disminuye B o si disminuye
  A aumenta B

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• Encadenadas cuando hay varias variables unidas.

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Veamos los siguientes ejemplos


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Ejemplo 2


24
Ejemplo 3


CTM
25
Ejemplo 4
-

26
Ejemplo 5



NACIMIENTOS
POBLACION
MUERTES
-

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EJ. 2 Pag.18 Diagrama causal.

• Variables Lluvia, pastos, contaminación, agua,
  vacas y alimentación humana.

28
Relaciones complejasRealimentación

• Bucles de realimentación positiva La causa
  aumento el efecto y el efecto aumenta la causa.
• Se establecen en cadenas cerradas que tienen un
  número par de relaciones inversas.

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(No Transcript)
30
Modelo de crecimiento de una población
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• Bucles de realimentación negativa u
  homeostáticos Al aumentar A aumenta B, pero el
  incremento de B hace disminuir a A.
• Tienden a estabilizar los sistemas.
• Se establecen siempre que el número de relaciones
  inversas (-) sea impar.

32
(No Transcript)
33
Modelo de crecimiento de una población normal

• El número de individuos de una población está
  regulado por un bucle positivo y uno negativo.
• Potencial biótico r es el resultado de rTN-TM

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• El crecimiento anual de la población se determina
  por la fórmula

35
(No Transcript)
36
EJ.3
37
EJ.4
38

• Ej. PAU 2006 En el texto aparecen una serie de
  términos (calentamiento, sequía, humedales, CO2)
  que configuran un bucle de retroalimentación.
  Dibuja el diagrama y razona si la
  retroalimentación es positiva o negativa.
• Con el problema del calentamiento global, los
  científicos han dicho que muchas en regiones se
  van a producir grandes sequías. Muchos humedales
  están en peligro por la extracción de agua para
  al agricultura y la selvicultura. Si se prolonga
  cualquiera de estas situaciones, los humedales se
  secarían y eso produciría un gran aumento de CO2
  en la atmósfera que aceleraría el efecto
  invernadero. Si no protegemos los humedales y si
  no ratificamos el protocolo de Kioto para evitar
  el aumento de la sequía, podemos tener cambios
  climáticos mucho más extremos que lo que hemos
  conocido hasta ahora,

39
Ej. 6Crecimiento de población de ratones
40
Ej. 8 Curvas de crecimiento
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PASOS A SEGUIR PARA MODELAR UN SISTEMA

• Formación de un modelo mental Observación,
  formulación de hipótesis y elección de variables.
• Diseño de un diagrama causal Unimos las
  variables mediante flechas.
• Elaboración de un modelo formal o matemático.
• Simulación de diferentes escenarios.

42
EJ.7
43

• Observa el diagrama e indica si es un sistema
  cerrado o abierto razonando tu respuesta.
• Energía solar
  Calor

Alfalfa
Conejo
Hombre
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MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

• LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA

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LA TIERRA COMO SISTEMA CAJA BLANCA

• S(clima) A U H U B U G U C Equilibrio
  dinámico

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EL EFECTO INVERNADERO

• Provocado por ciertos gases vapor de agua, CO2,
  CH4, N2O.

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EL EFECTO ALBEDO

• Porcentaje de la radiación solar reflejada por la
  tierra, del total de energía solar que recibe.

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Las nubes

• Doble acción
• Aumentan el albedo.
• Incrementan el efecto invernadero.
• Su acción depende de la altura de las nubes.

49
Modelo funcionamiento del climaDos
bucles antagónicos Equilibrio dinámico
Radiación
50
Polvo atmosférico

• Provocado por
• Emisiones volcánicas
• Meteoritos
• Contaminación atmosférica

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VOLCANES

• También pueden provocar un doble efecto
• Descenso de la Tª
• Al inyectar polvo.
• Aumento de la Tª
• Por las emisiones de CO2.

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VARIACIONES DE LA RADIACIÓN SOLAR

• Excentricidad de la órbita
• Inclinación del eje
• Posición del perihelio

53
INFLUENCIA DE LA BIOSFERA
VIDA PRECÁMBRICO
54
EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA
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INFLUENCIA DE LA BIOSFERA

• Reducción de los niveles de CO2 transformación
  en materia orgánica y almacenaje en combustibles
  fósiles.
• Aparición de 02 atmosférico.
• Formación de la capa de ozono.
• Aumento del nitrógeno atmosférico

56
(No Transcript)
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ATMÓSFERAS DE OTROS PLANETAS

• VENUS
• Presión 90 atm.
• Tª 477 ºC

• MARTE
• Presión 0,03 atm.
• Tª -53ºC

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HIPÓTESIS GAIA

• El planeta Tierra y la vida han coevolucionado y
  se han influido mutuamente.
• El planeta tiene capacidad de control más allá de
  los mecanismos químicos.
• Se comporta como un ente vivo.

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• La génesis de GAIA ocurrió cuando se buscaban
  indicadores de vida en otros planetas. El
  equilibrio químico de la atmósfera de un planeta
  debe poseer un índice muy alto de entropía
  (desorden). La existencia de una atmósfera con
  una entropía baja, en la que hay demasiado
  metano, o demasiado oxígeno, o cualquier otro
  ordenamiento químico anómalo, es un indicador de
  la presencia de vida. Porque es la vida la que
  altera el equilibrio químico y lo ordena.

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Cuando se calienta un material hasta la
incandescencia emite una luz cuyo espectro
depende de la configuración atómica del material.
Cada grupo de frecuencias de luz hace aparecer
bandas claramente definida en la escala que son
su huella característica (algo así como las
huellas digitales en los humanos). ...

• Los efectos de hasta las formas de vida más
  básicas sobre un planeta son globales, y de que
  las pruebas de la vida, o firmas biológicas, de
  la atmósfera de un planeta o de su superficie
  serán reconocibles en el espectro de la luz del
  planeta.

61

• La prueba espectroscópica más convincente de la
  vida tal y como la conocemos es la detección de
  grandes cantidades de oxígeno tanto como de gases
  reducidos, tales como el metano y el óxido
  nitroso.

62
El Mundo de margaritas de Lovelock es una planeta
hipotético parecido al nuestro, del mismo tamaño
y orbitando alrededor de una estrella similar a
nuestro sol. Como nuestro sol, esa estrella ha
crecido haciéndose progresivamente más brillante
a lo largo del tiempo, radiando más y más calor.
Aunque la temperatura de la superficie de
Daisyworld ha permanecido aproximadamente
constante a lo largo de toda su historia.

• Esto ocurre porque la biosfera del planeta, que
  consiste de margaritas oscuras, claras y grises
  ha actuado para moderarla. Las margaritas
  influencian la temperatura de la superficie a
  través del efecto albedo. Las oscuras absorben la
  mayor parte del calor, las claras reflejan la
  mayor parte del calor al espacio y las grises
  absorben tanto como reflejan. Veamos el
  procedimiento por el cual las reflectividades de
  los distintos tipos de margaritas afectan la
  temperatura global. A cuando el sol era
  relativamente joven, las margaritas oscuras eran
  la especie dominante porque sus agrupamientos
  creaban oleadas de calor que favorecían su
  crecimiento. Rápidamente el planeta se pobló de
  margaritas oscuras y su efecto fue incrementar la
  temperatura global a un valor vital. B cuando
  las margaritas oscuras habían establecido una
  temperatura confortable, margaritas grises y
  claras comenzaron a prosperar por las excelentes
  condiciones. Al principio, las grises prosperaban
  mejor que las blancas pues se agrupaban mejor
  produciendo temperaturas locales suficientes como
  para sobrevivir. C Eventualmente, la radiación
  solar alcanzó un punto en el cual la temperatura
  de la superficie no moderada excedió la
  temperatura máxima tolerable por las margaritas
  oscuras. D En ese momento, las margaritas
  claras comenzaron a convertirse en la especie
  dominante a causa de oleadas de fresco que
  favorecían su propagación. A medida que se
  propagaban su efecto colectivo era decrecer la
  temperatura global a un punto más arriba del cual
  no había posibilidad de vida. . De ésta forma,
  las margaritas claras, sin tener conocimiento del
  planeta como un todo, actuaban como control del
  medio

63
Ej. 9
64
Ej. 10
65
Ej. 12
66
Elabora un diagrama causal o de flujo con cuatro
elementos (agua, vegetación, 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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1. Los modelos A y B representan dos posibles
consecuencias de un aumento de las
precipitaciones en una cuenca hidrográfica.

• a) Decide, razonadamente, si A y B representan
  retroalimentación positiva o negativa.
• b) Cita al menos dos factores que determinen el
  desarrollo de un modelo u otro. Cómo actúan esos
  factores?
• c) Propón dos acciones o medidas que favorezcan
  el modelo A. Explica cómo actuarían estas
  acciones.

68

• A) Los dos modelos presentan retroalimentación
  positiva. En ambos, una perturbación produce
  cambios que amplían progresivamente los efectos
  de la perturbación.
• b) Factores a tener en cuenta para el desarrollo
  de un modelo u otro la cubierta vegetal previa
  al cambio en la precipitación, el tipo de suelos
  o la pendiente. Modo de actuación por ejemplo
  una escasa vegetación previa provocará un aumento
  de erosión antes de que pueda desarrollarse la
  vegetación.
• c) Dos medidas que favorecen al modelo A
  reforestación, las prácticas agrícolas que
  favorezcan la infiltración y entorpezcan la
  erosión, o la adecuación del uso a cultivos que
  no dejen el suelo desnudo en época de lluvia.

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(No Transcript)
70
Proceso de eutrofización
71
cuántos subsistemas puedes identificar en el
siguiente diagrama?
72

• "Un problema del tamaño de un planeta"  Adaptado
  de The Economist 5.nov.1994 pp93-95 (Sólo algunos
  párrafos que se refieren más directamente a
  modelos. El artículo trata del cambio climático)
• El programa de investigación sobre el "cambio
  global" -que incluye el cambio climático, la
  disminución del ozono, el uso de recursos y la
  biodiversidad- que fue iniciado al final de los
  años 80 ha revolucionado las ciencias de la
  Tierra y buena parte de la Biología. Ha
  significado una nueva era en la investigación
  científica al exigir la cooperación entre
  proyectos de muy distintos tipos de científicos
  microbiólogos y especialistas en las ciencias del
  espacio, botánicos y paleontólogos.
• Y ha sido, también, una gran fuente de dinero
  para estas investigaciones. El presupuesto del
  año 1995 en América para la investigación del
  cambio global fue de casi dos mil millones de
  dólares y miles de científicos en el resto del
  mundo están gastando miles de millones más.
• Estos científicos tienen un objetivo en su
  investigación que puede parecer incluso mayor que
  su presupuesto. Su empeño es hacer un modelo
  total, que sirva para hacer predicciones de los
  procesos físicos, químicos y biológicos que
  regulan la Tierra -un modelo de como todos los
  sistemas que actúan en el planeta funcionan en
  conjunto. Con un modelo de este tipo podrían
  conseguir repetir y controlar una especie de
  experimento global a base de hacerlo funcionar en
  sus ordenadores una y otra vez, mientras van
  cambiando los diferentes parámetros. Dado que el
  cambio global podría suponer costos de billones
  de dólares en las próximas décadas, no prevenir
  este problema sería una falta de responsabilidad.
  Pero, realmente el modelo que se intenta
  construir será capaz de evitar la catástrofe?.

73

• Para los científicos lo normal es fijarse en un
  aspecto del mundo mientras dejan de lado todo el
  resto. Las distintas ramas de la ciencia que han
  estudiado y modelado diversos aspectos de los
  sistemas terrestres han tenido las anteojeras
  puestas en mayor o menor grado. El cambio
  climático les ha obligado a trabajar en común. Y
  al hacerlo así han visto lo que los demás
  aportan. Los biólogos han comprobado las ventajas
  de los datos obtenidos por satélite y los
  modeladores del clima la importancia de la
  biosfera.
•  Ya se ha obtenido algún resultado. Oceanógrafos
  e investigadores de la atmósfera colaborando en
  el programa TOGA (Tropical Oceans and Global
  Atmosphere) han desarrollado un modelo que hace
  predicciones a largo plazo del fenómeno climático
  periódico del Pacífico llamado "El Niño". Sus
  previsiones de alteraciones en las
  precipitaciones ayudan a los agricultores a
  ajustar sus planes de cultivo. Así se logró
  mantener el rendimiento agrícola en Perú en
  1986-87 y de nuevo en Brasil en 1991-92, a pesar
  de la sequía. La confianza en que los nuevos
  modelos capaces de predecir el clima y los
  cambios ecológicos traerán beneficios económicos
  como estos, ha convertido a la ciencia del cambio
  global en la nueva gran favorita.
• Predicciones como la de "El Niño" han sido
  posibles al traducir una visión conceptual del
  mundo en un modelo computacional.