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Tema1. concepto de medio ambiente 2019

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Ciencias de la Tierra y Medio Ambiente, Teoría de Sistemas.

Veröffentlicht in: Bildung
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Tema1. concepto de medio ambiente 2019

  1. 1. I Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato. http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/ UNIDAD 1ª “CONCEPTO DE MEDIO AMBIENTE Y DINÁMICA DE SISTEMAS” Belén Ruiz IES Santa Clara.Dpto Biología y Geología
  2. 2. Estudio del medio ambiente y las ciencias de la Tierra
  3. 3. Las ciencias ambientales Utilizan conocimientos procedentes de ciencias reduccionistas Tienen un enfoque sistémico Utilizan un método de trabajo interdisciplinar Se basan en la teoría de sistemas
  4. 4. EL ESTUDIO DE MEDIO AMBIENTE ES INTERDISCIPLINAR BIOLOGÍA QUÍMICA INFORMÁTICA DERECHO GEOGRAFÍA GEOLOGÍA MATEMÁTICAS …….
  5. 5. ¿CÓMO SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS AMBIENTALES? VISIÓN HOLÍSTICA EDUCACIÓN AMBIENTAL
  6. 6. Fuente: https://shemovesinher0wnway.files.wordpress.com/2007/06/holc3adstico.jpg Regalaron un elefante a un rey ciego, que llamó a sus consejeros, también ciegos, para que se lo describieran: “un elefante se parece a un cacharro” dijo el que tocó su cabeza. “No, se parece a un granero” aseguró el que palpó su cuerpo. “Parece una reja de arado”, afirmó el que tocó el colmillo. “Más bien es un tubo hueco”, observó el que tanteó su trompa. “Es una cosa larga y áspera” aseveró el que tocó la cola. Y el rey afirmó que, dado su modo de conocer, nunca sabrían lo que es un elefante.
  7. 7. ¿CÓMO ESTUDIAR LOS PROBLEMAS AMBIENTALES? 1º ENFOQUE REDUCCIONISTA (MÉTODO ANALÍTICO)(MÉTODO CIENTÍFICO) : ”Consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en sus componentes más simples y observarlos por separado” Se basa en la especialización. Problema Ambiental:la fuga radiactiva de Chernobil. Para estudiar las causas del accidente, controlar y aminorar los efectos de la radiactividad sobre las personas y el medio se precisa la intervención de numerosos especialistas: físicos, químicos, biólogos, ecólogos, radiólogos, meteorólogos, etc. Cada especialista emitirá un dictamen según su punto de vista que en muchos casos será contradictorio con el de otros colegas. Serán los políticos, tras asesorarse de todos ellos, quienes deban de tomar las decisiones pertinentes acerca de evacuación de la población, control de la contaminación, retirada de tierra fértil contaminada, seguimiento de la contaminación, etc. A los políticos les gustaría que los distintos expertos y sectores implicados (agricultores, ganaderos, ciudadanos) facilitaran su tarea mostrando puntos de acuerdo importantes y no opiniones parciales y divergentes. ¿Hay alguna forma de hacerlo? https://canalhistoria.es/hoy-en-la-historia/el-accidente-de-chernobil/
  8. 8. El desarrollo de la ciencia ha experimentado históricamente un proceso de especialización formándose diferentes disciplinas científicas y dentro de éstas, subdisciplinas, lo cual tiene aspectos positivos, como es el de formar a gente especialista que sabe mucho de una pequeña parcela, pero este tipo de saber también presenta aspectos negativos, se sabe muy poco de las cuestiones más generales. EN PROCESOS COMPLEJOS EN QUE LAS PARTES INTERACTÚAN (UN ORGANISMO VIVO), EL ESTUDIO DETALLADO DE CADA PIEZA NO SIRVE PARA COMPRENDER SU FUNCIONAMIENTO COMO UN TODO.
  9. 9. METODOS DE ESTUDIO DE LAS CIENCIAS AMBIENTALES EL MÉTODO CIENTIFICO
  10. 10. ENFOQUE REDUCCIONISTA  El reduccionismo , considera que únicamente puede conocer un proceso cuando se conoce con exactitud todos los elementos que participan.  Muchas ciencias lo utilizan : la física , la química , la biología molecular.
  11. 11. 2. ENFOQUE SISTÉMICO U HOLÍSTICO  Los procesos complejos sólo pueden entenderse cuando se consideran globalmente  Por muy bien que consideremos la constitución de las diferentes partes de un organismo , si las consideramos por separado nunca comprenderemos su funcionamiento Ambos enfoques son complementarios , pero en las Ciencias Ambientales predomina el Sistémico
  12. 12. 2º ENFOQUE HOLÍSTICO (MÉTODO SINTÉTICO, GLOBAL) : “Trata de estudiar la globalidad y sus relaciones entres sus partes” “No se detiene en los detalles” Consecuencia APARECEN PROPIEDADES EMERGENTES Un equipo de baloncesto es un sistema; antes de fundarse el equipo, los jugadores no formaban parte de un conjunto, únicamente poseían destrezas individuales, pero una vez formado, el conjunto adquiere nuevas destrezas, mientras que algunas que poseían los individuos deben sacrificarse para mejorar el juego del equipo. http://www.rtve.es/alacarta/videos/mundobasket/mundial-baloncesto-2019-espana- conquista-su-segundo-oro-mundial-ante-argentina-75-95/5387950/
  13. 13. ¿Qué es un sistema? En termodinámica se define sistema como una parte del Universo que deseamos separar del resto para estudiarla. Sistema cerrado Sistema abierto Solo intercambia energía con su entorno Intercambia materia y energía con su entorno Energía Materia Energía Energía Energía Materia Interpenetración Límite difuso Medio ambiente de los sistemas 1 y 2 Sistema 1 Sistema 2 Subsistemas
  14. 14. APROXIMACIÓN A LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS ¿Qué es un sistema ?  Se define Sistema como una parte del universo que deseamos separla del resto para estudiarla  Puede ser tan grande ( La Tierra , un bosque ., un edificio .) o pequeño ( una charca , una gota de agua ..) como se quiera .  Es importante establecer sus límites. Todo lo que quede fuera se denominará ENTORNO  A la hora de estudiarlo analizaremos los flujos de energía y materia.
  15. 15. TEORÍA GENERAL DE SITEMAS (ENFOQUE HOLÍSTICO) SISTEMA CONJUNTO DE OBJETOS QUE MANTIENEN RELACIÓN O INTERACCIÓNES (INTERCAMBIO DE ENERGÍA, MATERIA, INFORMACIÓN) ENTRE SÍ Y CON SU ENTORNO CONSECUENCIA APARECEN PROPIEDADES EMERGENTES (están ausentes en el estudio de las partes por separado)
  16. 16. Una playa (la energía de la playa y el oleaje mueven las partículas de arena constantemente de modo que interaccionan entre ellas, con las rocas y con los seres vivos que habitan). Un instituto Un ecosistema …… S I S T E M A S
  17. 17. cerillas N O S O N S I S T E M A S
  18. 18. MODELO FUENTE: https://malvestida.com/blog/wp-content/uploads/2017/08/las-nonne-DG.jpg
  19. 19. Fuente: https://emowe.com/modelos-mentales/
  20. 20. Modelos de un sistema
  21. 21. Modelos analógicos de algunos sistemas Túnel del viento Maqueta Maqueta
  22. 22. Variables independiente y dependiente Características de un modelo numérico  Variable independiente: toma valores sin verse afectada por lo que ocurre en el sistema.  Variable dependiente: es cualquiera cuyos valores dependan del que tomen la variable independiente. La variable independiente suele llamarse x y la dependiente y. La gráfica representa la relación entre el espacio (variable dependiente) y el tiempo (variable independiente)
  23. 23. Ecuaciones diferenciales dependientes del tiempo Características de un modelo numérico
  24. 24. Gradientes Características de un modelo numérico
  25. 25. Ecuaciones lineales y no lineales Características de un modelo numérico
  26. 26. Modelos digitales de algunos sistemas Previsión de riesgos Sistemas de alerta temprana Ordenación del territorio Diseño de estructuras
  27. 27.  Un modelo no es una representación de la realidad sino una simplificación de la misma.  No es aplicable fuera del entorno para el que ha sido formulado.  Cuando un modelo no funciona, porque no explica satisfactoriamente la realidad, se modifica o se desecha y se sustituye por otro. SE USAN LOS MODELOS PARA MOSTRAR LA ESTRUCTURA O FUNCIONAMIENTO DE UN OBJETO, DE UN SISTEMA O CONCEPTO O PARA PREDECIR QUÉ OCURRE SI ALGO CAMBIA. MODELO: representación simplificada de la realidad.
  28. 28. PUNTOS FUERTES Y LAS LIMITACIONES DE LOS MODELOS FORTALEZAS (PUNTOS FUERTES) DEBILIDADES (LIMITACIONES)  Más fácil de trabajar con ellos que con la complejidad de la realidad.  Puede ser usado para predecir los efectos de un cambio en las entradas del sistema.  Puede ser aplicado a otras situaciones similares.  Nos ayuda a ver patrones (situaciones que se repiten)  Pueden ser usados para visualizar pequeñas cosas (átomos) o grandes cosas (Sistema Solar).  La precisión es baja porque el modelo es la representación de la realidad simplificada.  Si los supuestos son erróneos, el modelo tendrá errores.  Las predicciones pueden ser inexactas. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a
  29. 29. FLUJOS Y RESERVAS http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a
  30. 30. TRANSFERENCIA TRANSFORMACIÓN ENERGÍA Y MATERIA CAMBIAN DE LOCALIZACIÓN PERO NO CAMBIAN DE ESTADO. Ejemplos:  Agua moviéndose de un río al mar.  Energía química en forma de azúcares moviéndose de un herbívoro a un carnívoro.  Los animales carnívoros comiendo otros animales.  El agua de un río. AMBOS LA MATERIA Y ENERGÍA FLUYEN Y CAMBIAN DE ESTADO, DE NATURALEZA QUÍMICA (se forma un nuevo producto final) O SU ENERGÍA. Ejemplos:  Energía y materia se mueven a través de los ecosistemas.  Glucosa soluble convertida en insoluble, almidón en las plantas.  La luz convertida en calor por la superficie radiante.  Quemas combustibles fósiles.  Fotosíntesis. TRANSFERENCIAS Y TRANSFORMACIONES
  31. 31. Describe los procesos de transferencia y transformación que observas en la figura, así como los flujos y reservorios representados en la siguiente figura:
  32. 32. INTERCAMBIO DE MATERIA Y ENERGÍA EN UN ECOSISTEMA INMADURO http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?I D=000777721d4f838996e8a
  33. 33. Tanto la energía y la materia fluyen (como entradas y salidas) a través de los ecosistemas, pero, a veces, también se almacenan dentro de los ecosistemas
  34. 34. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ILUSTRAN EL FLUJO GENERAL EN UN ECOSISTEMA. LA ENERGÍA FLUYE DE UN COMPARTIMENTO A OTRO, EN LA CADENA TRÓFICAS. CUANDO UN ORGANISMO SE ALIMENTA DE OTRO, LA ENERGÍA QUE SE MUEVE ENTRE ELLOS ES EN LA FORMA DE ENERGÍA QUÍMICA ALMACENADA: EN EL CUERPO DE LA PRESA. http://www.ebooksampleoup.com/ecom merce/view.jsp?ID=000777721d4f83899 6e8a
  35. 35. MODELO DE SISTEMAS Caja negra Caja blanca
  36. 36. MODELO DE SISTEMAS DE CAJA NEGRA “Sólo nos fijamos en las entradas y en las salidas, de materia, energía e información” SISTEMA E N T R A D A S S A L I D A S
  37. 37.  Sistemas Abiertos : Intercambian matería y energía con el entorno . Seres vivos.  Sistemas Cerrados : Intercambian energía pero no materia ( se recicla dentro del sitema ) . Ecosistemas  Sistemas Aislados : No intercambian materia y energía. Tipos de sistemas de caja negra
  38. 38. EJEMPLOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA SISTEMA SOLAR ABIERTOS CERRADOS AISLADOS CIUDAD. Ecosistemas MATERIA ENERGÍA MATERIA (productos desecho y manufacturados) ENERGÍA (calor) MATERIA ENERGÍA MATERIA ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍAMATERIA Un sistema aislado es un concepto hipotético en el que no se intercambia ni materia ni energía a través de sus límites. Los sistemas cerrados solo existente experimentalmente, aunque los ciclos geoquímicos se asemejan a sistemas cerrados. MATERIA (se recicla)
  39. 39. http://i54.tinypic.com/2n1i42o.jpg
  40. 40. Leached out = lixiviar Topsoil = capa superficial
  41. 41. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a Ecosistema en una botella: Texto. Vídeo.
  42. 42. LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA Radiación Infrarroja (calor) Radiación reflejada SISTEMA CERRADO (Se desprecia la masa de los meteoritos dada su poca masa relativa) Radiación electromagnética solar (luz visible mayoritariamente) La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vista térmico, autorregula su temperatura, manteniéndola a unos 15ºC como Media.
  43. 43. ACTIVIDADES PÁGINA 17. Nº2 https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448609395.pdf
  44. 44. MODELO DE SISTEMAS DE CAJA BLANCA “Observamos el interior de un sistema. Su representación forma un diagrama causal” E N T R A D A S S A L I D A S A B C D E
  45. 45. DIAGRAMAS DE FORRESTER =DIAGRAMAS CAUSALES 1. Las variables o factores se relacionan con flechas y signos (+) , (-) Relación directa o positiva: “un aumento de A produce un aumento de B” / “una disminución de A produce una disminución de B”. Relación inversa o negativa: “un aumento de A produce una disminución de B o viceversa” Erosión + Colmatación Contaminación Vida -
  46. 46. Si es impar Relación - Si es par (Cero es par) Relación + Relaciones encadenadas: “formadas por una serie de variables unidas mediante flechas”  Se reducen a una sola relación:  Se cuenta el número de relaciones negativas
  47. 47. Tala Bosque Erosión Colmatación Volumen de Agua + + - Relaciones Negativas: 1 => impar => RELACIÓN -
  48. 48. Diagramas de Forrester Relación directa entre variables Relación inversa entre variables Oleaje OleajeViento Viento Radiación RadiaciónNubosidad Nubosidad + + ▬ ▬ Actividad volcánica Polvo en la atmósfera Radiación solar en el suelo Temperatura del suelo Evaporación desde el suelo Humedad del suelo + + + ▬▬
  49. 49. Relaciones complejas: bucles de realimentación o retroalimentación “Una relacion causal que se cierra sobre sí misma” TIPOS DE BUCLES REALIMENTACIÓN POSITIVA REALIMENTACIÓN NEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS
  50. 50. BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVOS, DESESTABILIZANTES:  Cambian un sistema a un nuevo estado.  Desestabilizan a medida que el cambio aumenta.  Tenderán a amplificar los cambios y a conducir al sistema hacia un punto de inflexión en el que se adopte un nuevo equilibrio. NEGATIVOS, ESTABILIZANTES:  Retornan a su estado original.  Se dan cuando la salida de un proceso inhibe o invierte la operación del mismo proceso de forma tal como para reducir el cambio, contrarrestando la desviación.  Se estabilizan a medida que el cambio se reduce.
  51. 51. BUCLES DE REALIMENTACIÓN POSITIVA  Cadenas cerradas que tienen un número par (o cero) de relaciones negativas sedimentación tamaño obstáculo (duna)+ + + Refleja la potencialidad del sistema para crecer descontroladamente, por lo que se dice que presenta un comportamiento explosivo que desestabiliza los sistemas
  52. 52. Relación causal Complejas Retroalimentación positiva Bucles de realimentación o retroalimentación: la acción de un elemento sobre otro hace que a su vez este último actúe sobre el primero BA + + + Cuando una variable aumenta, otra aumenta, lo que hace que aumente a su vez la primera La causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa Esto provoca un crecimiento incontrolado del sistema y continuará mientras el entrono lo permita. Comportamiento explosivo  desestabilización del sistema
  53. 53. EL ALBEDO
  54. 54. ALBEDO TEMPERATURA SUPERFICIE HELADA - - + +
  55. 55.  Escribe el bucle de retroalimentación establecido entre: Espesor del suelo fértil , infiltración en el suelo y erosión.
  56. 56. BUCLES DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS Cadenas cerradas que tienen un número impar de relaciones negativas Presa Depredador- + - Este tipo de bucles tienden a estabilizar los sistemas, son estabilizadores u homeostáticos
  57. 57. Relación causal Complejas Retroalimentación negativa BA + - - Cuando una variable aumenta y la otra también, pero esta última hace que la primera disminuya Al aumentar la causa aumenta el efecto, y el aumento del efecto amortigua la causa. Este tipo de bucles tienden a estabilizar el sistema por eso se llaman estabilizadores u homeostáticos
  58. 58. Curva sigmoidea o logística Límite de carga o capacidad de carga (nº máximo de individuos que se pueden mantener en unas determinadas condiciones ambientales)
  59. 59. ACTIVIDAD Escribe el bucle de retroalimentación establecido entre : Radiación solar en el suelo , temperatura en el suelo , evaporación desde el suelo , nubosidad
  60. 60. TEMPERATURA ALBEDO SUPERFICIE HELADA- - ++ NUBES EFECTO INVERNADERO + + + + + - RADIACIÓN INCIDENTE + ERUPCIONES VOLCÁNICAS Polvo , SO2, H2SO4 CO2, + + + + RADIACIÓN REFLEJADA +
  61. 61. consecuencia Hay dos bucles positivos Albedo Efecto Invernadero Están en equilibrio dinámico que podría peligrar por un cambio brusco (catastrófico) de las condiciones Ambientales que inclinaría la Balanza en uno u otro sentido Siendo casi imposible retornar A la situación de equilibrio
  62. 62. Bucles de realimentación Actividad volcánica Polvo en la atmósfera Radiación solar en el suelo Temperatura del suelo Evaporación desde el suelo Humedad del suelo + + + ▬▬ Nubosidad +▬ Bucle de realimentación Radiación solar en el suelo ▬ + Evaporación desde el suelo Nubosidad ▬ +Temperatura del suelo +Espesor de suelo fértil + ▬ Infiltración en el suelo Erosión ▬ +
  63. 63. Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester (I) + ▬Fusión de la nieve +Temperatura de la atmósfera Temperatura del suelo Energía solar absorbida por la superficie Superficie cubierta de nieve Albedo terrestre Factores astronómicos (excentricidad de la órbita terrestre y otros) Emisión de cenizas y aerosoles por la actividad volcánica Transparencia de la atmósfera ▬ ▬ + + + +
  64. 64. Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester + Oxígeno disuelto en aguas profundas Emisión de CO2 por la actividad volcánica Abundancia de animales Acumulación de materia orgánica Convección en las masas de agua Estratificación de las masas de agua Temperatura de la atmósfera Actividad de bacterias anaerobias Producción de CO2, H2S y metano Concentración de estos gases en la atmósfera Efecto invernadero Emisión de CO2 por la actividad industrial + + + + + ++ + ▬ ▬ + + Factores externos que pueden alterar el ciclo
  65. 65. ACTIVIDADES: EJEMPLO la eutrofización de ambientes acuáticos Establecer las relaciones encadenadas y verificar el tipo de relación final del proceso de la eutrofización en un un ambiente acuático entre las siguientes variables dadas en orden Uso de fertilizantes del suelo →nutrientes minerales en las aguas → algas → organismos desintegradores→ oxígeno disuelto en el agua→ vida acuática
  66. 66. Seguimos practicando 1.- Establece las relaciones causales entre : tasa de mortalidad →defunciones → población 2.- Más dificil todavía : tasa de natalidad →nacimientos → población→ tasa de mortalidad →muertes → población
  67. 67. Concentración de CO2 en la atmósfera + ▬ Radiación térmica emitida al espacio Temperatura de la atmósfera Efecto invernadero ▬ ▬ Temperatura de los océanos Solubilidad del CaCO3 Formación de conchas y esqueletos de CaCO3 Acumulación de CaCO3 en el fondo marino + ▬ ▬ CO2 (en forma de CaCO3) ▬ CO2
  68. 68. ACTIVIDADES PÁGINA 17. Nº3.
  69. 69. ACTIVIDADES PÁGINA 17. Nº4, 5, 6 Y 7.
  70. 70. PÁGINA 17. Nº 4
  71. 71. ? PÁGINA 17. Nº 6
  72. 72. PÁGINA 17. Nº 7
  73. 73. SISTEMAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERÍSITCAS  EFICIENCIA => energía utíl, el trabajo o la salida de energía dividida por la energía consumida => Eficiencia= trabajo o energía producida/ energía consumida Eficiencia = salidas/entradas (multiplicado por 100% si se quiere expresar por un porcentaje) 1. COMPLEJIDAD Y ESTABILIDAD La mayoría de los ecosistemas son muy complejos. Es más probable que un alto nivel de complejidad hace más estable el sistema el cual puede resistir el estrés y los cambios que uno simple, siempre que pueda tomar otro camino si uno es eliminado. Si una comunidad tiene un número de depredadores y uno es eliminado por una enfermedad, los otros se incrementaran puesto que hay más presas para ellos para comer y el número de presas no se incrementan. Si el sistema fuese simple podría perder la estabilidad. El ecosistema Tundra es bastante simple y por tanto la población en ellos puede fluctuar ampliamente, Ejemplo: La población de lemming https://en.wikipedia.org/wiki/Lemming
  74. 74. SISTEMAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERÍSITCAS COMPLEJIDAD Y ESTABILIDAD  Monocultivos (sistemas en los que hay mayoritariamente un cultivo) son también simples y por tanto vulnerables a un propagación repentina de una enfermedad afectando a una gran área con devastadores efectos. Ejemplos: la propagación de la plaga de la patata en Irlanda (1845-8) proporciona un ejemplo; la patata era el mayor cultivo de Irlanda y las consecuencias biológicas, económicas y políticas fueron severas. http://chrismielost.blogspot.com.es/2012/05/la-patata-la-gran- hambruna-irlandesa-y_13.html Memorial de la Gran Hambruna en Dublín dedicado a los 1.383.350 muertos que se produjeron durante la Gran Hambruna Irlandesa que pudieran ser más y a los que podríamos añadir las otras víctimas, los emigrantes que tuvieron que abandonar su tierra, su hogar y las pocas posesiones que tenían para tratar de buscar las oportunidades que le eran negadas en su propia nación (imagen procedente de http://innisfree1916.wordpress.com )
  75. 75. SISTEMAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERÍSITCAS 2. EQUILIBRIO La REALIMENTACIÓN NEGATIVA estabiliza al sistema en torno el estado estacionario. Tiende a amortiguar, neutralizar o contrarrestar las desviaciones del estado de equilibrio, estabiliza el sistema manteniéndolo en el equilibrio estacionario. En el equilibrio estacionario no hay grandes cambios pero puede haber pequeñas fluctuaciones a corto plazo. Ejemplo un cambio en el clima, el sistema retornará a su previa condición de equilibrio tras la eliminación de la perturbación Algunos sistemas pueden someterse a largo plazo a cambios en su equilibrio mientras conserven la integridad del sistema (Ejemplo: sucesión ecológica) http://ecosistemasnatura5.blogspot.com.es/2013/11/funcionamie nto-de-los-ecosistemas.html Los bucles de retroalimentación negativa (estabilizantes) se dan cuando la salida de un proceso inhibe o invierte la operación del mismo proceso de forma tal como para reducir el cambio, contrarrestando la desviación
  76. 76. SISTEMAS MEDIOAMBIENTALES CARACTERÍSITCAS a) EQUILIBRIO ESTABLE => Es la tendencia del sistema a retornar a su estado original de equilibrio después de una perturbación. b) EQUILIBRIO ESTADO ESTACIONARIO => condición de un sistema abierto en la que no hay cambios a largo plazo, pero en la que puede haber oscilaciones a muy corto plazo. Los ECOSISTEMAS al ser SISTEMAS ABIERTOS un EQUILIBRIO ESTABLE, ya sea en un equilibrio en estado estacionario o en un equilibrio alcanzado a lo largo del tiempo (la sucesión, por ejemplo), y mantenido por la estabilización de bucles de retroalimentación negativa. http://ecosistemasnatura5.blogspot.com.es/2013/11/funcionamie nto-de-los-ecosistemas.html El EQUILIBRIO evita cambios súbitos en los sistemas, aunque esto no significa que no tengan cambios. El estado estacionario de equilibrio es característico de los sistemas abiertos donde hay continuas entradas y salidas de energía y materia , pero el sistema como un todo permanece en más o menos en el estado constante. (Ejemplo: el climax de un ecosistema)
  77. 77. Equilibrio estático No hay cambio a lo largo del tiempo. Ejemplos: Una pila de libros los cuales no se mueven a menos que sean derribados. Un montón de piedras Cuando un equilibrio estático es perturbado adoptará un nuevo equilibrio como resultado de la perturbación. No cambian su posición o estado, no ocurre en los sistemas vivos puesto que presentan intercambios de energía y materia.
  78. 78. Ejemplos de equilibrio estable e inestable EQUILIBRIO ESTABLE el sistema tiende a retornar al mismo equilibrio después de una perturbación. En un EQUILIBRIO INESTABLE el sistema retorna a un nuevo equilibrio después de una perturbación (Ejemplo el posible cambio climático actual que nos llevaría hacia un clima más cálido.)
  79. 79. Límite de carga (k) Tiempo Nº individuos (N) Crecimiento exponencial Crecimiento logístico EQUILIBRIO ESTACIONARIO =>fluctuaciones de la población entorno al límite de carga. No hay cambios a largo plazo, sí oscilaciones a corto plazo.
  80. 80. Ejemplos de mantenimiento del ESTADO ESTACIONARIO de equilibrio(se mantienen por realimentación negativa) http://www.deperu.com/abc/como-hacer/2828/como-limpiar-un- tanque-de-agua Tanque de agua En economía, la bolsa puede ser estable pero hay flujo de entradas y salidas en la bolsa. http://rpolio.blogspot.com.es/2014/09/la-bolsa-de- valores.html
  81. 81. En ecología, una población de hormigas o de cualquier organismo puede permanecer constante, pero los organismos nacen y mueren. Cuando los nacimientos y las defunciones son iguales no hay cambio neto en la población. http://www.hormigapedia.com Un ecosistema maduro, como un bosque está en estado de equilibrio estacionario siempre que no haya cambios a largo plazo. Parece lo mismo para largos periodos de tiempo aunque todos los árboles y demás . organismos estén creciendo o moribundos o estén siendo remplazados por otros más jóvenes. Sin embargo, hay flujo de entradas y salidas del sistema (la luz entra desde el sol, la energía sale en forma de calor; la materia entra con la lluvia y los gases las salidas son debidas a la lixiviación del suelo. Sin embargo a lo largo de los años hay un equilibrio entre las entradas y salidas.
  82. 82. Relación causal Complejas • Lo normal es que los sistemas se regulen por ambos bucles • Es el resultado combinado de ambos bucles sobre el tamaño de la población: r = TN – TM – Si r > 0  TN >TM  la población crece – Si r < 0  TN < TM  La población decrece – Si r = 0  TN = TM  equilibrio estacionario, crecimiento cero o estado estacionario. Potencial biótico (r)
  83. 83. Relación causal Complejas – Si r = 0  TN = TM  equilibrio estacionario, crecimiento cero o estado estacionario. Potencial biótico (r)  Crecimiento cero  se corresponde con curva sigmoidea o logística  Se alcanza la capacidad de carga: máximo nº de individuos que se pueden mantener en determinadas condiciones ambientales
  84. 84. http://m.efdeportes.com/articulo/el_desarrollo_del_equilibrio_en_el_are a_de_educacion_fisica/53 Gente que se mantiene en un peso constante, aunque quemen todas las calorías que se obtienen de la comida. En caso de que aumente o disminuya el peso no hay estado de equilibrio estacionario. Mantenimiento de la Temperatura constante del cuerpo. Sudamos y tiritamos para mantener la Tª corporal en torno a 37ºC.
  85. 85.  La resilencia es una medida de como el sistema responde a una perturbación. Es la habilidad del sistema a retornar a su estado inicial después de una perturbación. Si la resilencia es baja se entrará en un nuevo estado.  Cuanto mayor es la resilencia del sistema mayor perturbación puede afrontar el sistema.  La resilencia en general es considerada como positiva. Ejemplo los bosques de Eucalipto en Australia que tienen una alta resilencia porque después de un fuego sus troncos crean brotes y como las demás especies han sido destruidas no presentan competencia.  La resilencia también puede ser considerada negativa, por ejemplo con las bacteria patógenas resistentes a antibióticos RESILENCIA DEL SISTEMA La resilencia de un sistema, ecológico o social, alude a su tendencia a evitar los puntos de inflexión y a mantener la estabilidad
  86. 86. TIPPING POINTS (PUNTOS DE INFLEXIÓN) Pequeños cambios en un sistema puede que no produzcan grandes cambios, pero cuando estos cambios alcanzan el umbral de equilibrio, el punto de inflexión el sistema puede transformarse y cambiar a otro con comportamiento muy diferente. La realimentación positiva conducirá al sistema a un nuevo equilibrio estable. Los ecosistemas alcanzan un punto de inflexión cuando experimentan un cambio a un nuevo estado in el cual hay significativos cambios en su biodiversidad y en los servicios que ofrece. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f8389 96e8a
  87. 87. Factores que afectan la resilencia de un ecosistema http://www.gerrymarten.com/ecologia-humana/capitulo11.html Mayor resilencia:  Cuanto mayor diverso y complejo es un ecosistema la resilencia aumenta puesto que hay más interacciones entre las diversas especies.  Cuanto mayor diversidad genética en una especie.  Especies con una amplitud geográfica grande.  Cuanto más grande es el ecosistema, porque los animales pueden encontrase entre ellos y hay menos efecto borde.  El clima tropical aumenta la resilencia porque la luz, la temperatura y el agua no están limitados por lo que la tasa de crecimiento es alta, mientras que en el Ártico el crecimiento de las plantas es bajo porque la fotosíntesis es baja.  La rapidez de reproducción. “r estrategas cuya reproducción es rápida pueden recolonizar el sistema mejor que los k estrategas”.  Los humanos pueden eliminar o mitigar las amenazas del sistema (eliminar la contaminación, reducir las especies invasoras) y esto produce como resultado mayor resilencia.
  88. 88. Características de los puntos de inflexión  Los cambios de realimentación positiva hacen que sean irreversibles. Ej: deforestación => reduce la lluvia => aumenta el riesgo de incendios => aumenta la deforestación.  Hay un umbral a partir del cual son más rápidos los cambios.  El punto límite no puede ser predicho de forma precisa.  Los cambios son de larga duración.  Los cambios no revierten a su estado original.  Hay un significativo lapso de tiempo entre la presión que conduce al cambio y la aparición de impactos creando grandes dificultades en la toma de decisiones.
  89. 89. Ejemplos puntos de inflexión EUTROFIZACIÓN, el lago llega a estar eutrofizado y le llevaría un gran esfuerzo volver a su estado inicial http://triplenlace.com/2012/09/27/eutrofizacion-causas-y-efectos/ EXTINCIÓN DE ESPECIES CLAVES. Los elefantes “son una especie clave y eliminarlos significa alterar el hábitat. Puede transformar el ecosistema en un nuevo estado el cual no puede ser revertido http://ecoplanetaverde.com/?tag=trafico
  90. 90. https://geekcom.wordpress.com/2009/07/08/ MUERTE DE LOS ARRECIFES DE CORAL, la acidificación de los océanos mata a los arrecifes de coral y no puede ser regenerado. http://ocw.unican.es/ciencias-sociales-y-juridicas/biogeografia/materiales/tema-6/6.3.4-el-litoral- de-los-tropicos-manglares-y http://ocw.unican.es/ciencias-sociales-y- juridicas/biogeografia/materiales/tema-6/6.3.4-el-litoral-de- los-tropicos-manglares-y
  91. 91. ACTIVIDADES PÁGINA 17 y 18. Nº8.
  92. 92. ACTIVIDADES PÁGINA 18. Nº9
  93. 93. PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS
  94. 94. MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA Principios termodinámicos Tiene que cumplir
  95. 95. LOS SISTEMAS Y LA ENERGÍA En un sistema no resulta importante estudiar en detalle cada componente sino las interacciones que serán las que nos permitirán conocer el funcionamiento global ( Enfoque Holístico ) Las relaciones entre los componentes de un ecosistema consisten en flujos o intercambios de materia o energía , por lo que los sistemas han de seguir las leyes de la termodinámica PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA La energía ni se crea ni se destruye , sólo se transforma de una forma a otra ( sin embargo cierta cantidad de energía se libera en forma de calor , y aunque no desaparece , se pierde a efectos prácticos pues no sirve para realizar trabajos prácticos )
  96. 96. PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA”: La energía no se destruye, sólo se transforma” E E N N E T R R G A Í N A T E ENERGÍA ALMACENADA E S N A E L R I G E Í N A T E ENERGÍA ENTRANTE = ENERGÍA ALMACENADA + ENERGÍA SALIENTE
  97. 97. 1º PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
  98. 98. http://clasefisica3.blogspot.com.es/2010/06/transformacion-de-la-energia-electrica.html
  99. 99. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA : LA ENTROPÍA En cada transferencia , la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra más dispersa o desorganizada. Según la 2ª ley de la termodinámica , sólo los procesos exergónicos pueden ocurrir espontáneamente
  100. 100. • SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “ LEY DE LA ENTROPÍA”: consecuencia transformación ENTROPÍA (GRADO DE DESORDEN) consecuencia Energía dispersa desorganizada ENTROPÍA (GRADO DE DESORDEN)=> orden Energía organizada y concentrada El Universo tiende hacia un estado de máxima entropía (máximo desorden)
  101. 101. En Los procesos naturales espontáneos ,siempre aumenta la entropía ( 2º principio de la termodinámica ). Se define ENTROPÍA magnitud que mide la relación entre la energía y el grado de desorden . Cuanto mayor orden exista ,más concentrada será la energía y más baja será la entropía.
  102. 102. EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE ENERGÍA PUEDE SE UN MODELO PARA LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA A LO LARGO DE LAS CADENAS TRÓFICAS Y SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a La segunda ley de la termodinámica afirma que la entropía de un sistema aumenta a lo largo del tiempo. La entropía es una medida de la cantidad de desorden en un sistema. Un aumento de la entropía que surge de las transformaciones energéticas reduce la energía disponible para realizar trabajo. La segunda ley de la termodinámica explica la INEFICIENCIA Y LA DISMINUCIÓN DE ENERGÍA DISPONIBLE a lo largo de la cadena trófica y los sistemas de generación de energía.
  103. 103.  Dependiendo el tipo de plantas, la eficiencia de convertir la energía solar para almacenarlo en azúcar es de 1-2%.  Los herbívoros asimilan en termino medio alrededor de un 10% de la energía asimilada de las plantas. El resto se pierde en procesos metabólicos, calor , actividades como escapar de los carnívoros (desprenden calor).  En los carnívoros la eficiencia es también un 10%. También metabolizan la energía química almacenada, en este caso intentando capturar al herbívoro. Esto significa que la total eficiencia del carnívoro en la cadena es de 0,02 x 0,1 x 0,1 = 0,0002% , mayormente pierde la energía en forma de calor. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a
  104. 104. 2ª ley de la termodinámica La entropía En las cadenas energéticas para concentrar energía se ha de consumir energía
  105. 105. LA ENERGÍA NO SE PUEDE RECICLAR, FLUYE INELUDIBLEMENTE EN UNA DIRECCIÓN ¿Cómo se mide la calidad de energía que tienen los seres vivos? Se mide por la capacidad que tienen los seres vivos para realizar trabajo utilizando esa energía
  106. 106. energía de alta calidad (de baja entropía). Se denomina: concentrada, útil o disponible. energía de baja calidad (de alta entropía). Se denomina: dispersa, no útil o no disponible. En un sistema aislado, la energía útil que contiene está destinada a agotarse, a transformarse en energía de alta entropía Entropía Máxima => EQUILIBRIO TERMODINÁMICO SISTEMA NO TIENE CAPACIDAD DE REALIZAR TRABAJO
  107. 107. BAJA ENTROPÍA CALOR CO2 VAPOR DE AGUA MANTIENEN SU BAJA ENTROPÍA INTERIOR LIBERANDO AL ENTORNO AL RESPIRAR CO2 Y VAPOR DE AGUA (MOLÉCULAS DE ALTA ENTROPIA) SERES VIVOS SON: SISTEMAS ORDENADOS SISTEMAS ABIERTOS ¿Cómo cumplen el 2º Principio de la Termodinámica?
  108. 108. UN SER VIVO QUE NO SE ALIMENTA: PRONTO ALCANZARÍA SU EQUILIBRIO TERMODINÁMICO, LA MUERTE (entropía máxima)
  109. 109. En los sistemas abiertos o cerrados La entropía puede mantenerse constante disminuirse
  110. 110. Seres Vivos La entropía de su interior ¿Cómo? la disminuyen pero Energía útil sistema + entorno disminuye (aunque la del sistema aumente) Introducen energía del medio constantemente Energía exergónica del Sol Realizan reacciones endergónicas: construyen macromoléculas Con la respiración aumentan la entropía del entorno Seres Vivos La entropía de su interior ¿Cómo? la disminuyen
  111. 111. MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA 2ª ley de la termodinámica La entropía En las cadenas energéticas para concentrar energía se ha de consumir energía
  112. 112. Sistema cerrado Sistema abierto La entropía crece con cualquier proceso hasta hacerse máxima La entropía puede mantenerse baja y la estructura interna del sistema puede mantenerse ordenada Energía Materia Energía Energía Energía Materia Entropía y complejidad Energía química en forma de materia orgánica reducida Materia necesaria CO2 H2O Calor Trabajo
  113. 113. Concepto de Medio ambiente (definición Conferencia de las Naciones Unidas/Estocolmo (1972) Conjunto de componentes Físico-químicos (atmósfera, hidrosfera y geosfera) Biológicos (biosfera) Sociales (Humanidad o antroposfera) causantes de efectos directos o indirectos sobre Seres vivos Actividades humanas El medio natural incluye todos los subsistemas del sistema Tierra. El medio ambiente incluye además el sistema socioeconómico (medio humano y hombre).
  114. 114. ¿Qué funciones realiza el medio natural?
  115. 115. FUNCIONES DEL MEDIO NATURAL  PROPORCIONA LAS CONDICIONES PARA LA VIDA; CONDICIONES FÍSICO- QUÍMICAS DEL PLANETA QUE HACEN POSIBLE LA VIDA.  FUENTE DE RECURSOS: tanto materiales como energéticos, para el mantenimiento de la sociedad; minerales, recursos forestales, energía solar, carbón, petróleo, madera, etc..  RECEPTOR O SUMIDERO DE RESIDUOS E IMPACTOS: que generamos en el proceso de producción y consumo; residuos sólidos, contaminación atmosférica, contaminación de las aguas, etc  SOPORTE FÍSICO DE ACTIVIDADES HUMANAS y PROVEEDOR DE SERVICIOS: emplazamientos urbanos, explotaciones agrícolas, navegación, turismo de playa, etc.
  116. 116. ¿Cómo interacciona la humanidad con el medio natural?
  117. 117. INTERACCIONES DE LA HUMANIDAD CON EL MEDIO NATURAL  FUENTE DE RECURSOS: tanto materiales como energéticos, para el consumo endosomático y exosomático; minerales, recursos forestales, energía solar,alimentos, agua, aire que respiramos, carbón, petróleo, madera, etc..  IMPACTOS: que generamos en el proceso de producción y consumo. Pueden ser inocuas, beneficiosas, o perjudiciales. Residuos sólidos, contaminación atmosférica, contaminación de las aguas, etc  RIESGOS: Situaciones que pueden suponer un peligro para los intereses de la humanidad. Pueden ser:  Riesgos naturales: erupciones volcánicas, terremotos, etc.  Riesgos antropogénicos: están causados por la actividad humana. Contaminación atmosférica, aguas, riesgo nuclear.
  118. 118. EFECTO DOMINÓ RECURSOS HÍDRICOS FLORA CO2 ALTERACIONES FAUNA ALTERACIONES FAUNA EROSIÓN DEL SUELO AGOTAMOS RECURSO ALTERACIONES FAUNA
  119. 119. El sistema Tierra Sistema Tierra Sistema Sol Sistema espacio Sistema Luna Magnetosfera Geosfera Atmósfera Hidrosfera Biosfera
  120. 120. El medio ambiente es el conjunto de elementos exteriores a él con los que intercambia materia y energía o información. Interacción de Medio Natural ATMÓSFERA HIDROSFERA Y CRIOSFERA GEOSFERA BIOSFERA S = A U H U B U G U C
  121. 121. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTE LA TIERRA SISTEMA DE CAJA NEGRA LA TIERRA SISTEMA DE CAJA BLANCA
  122. 122. LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA NEGRA Radiación Infrarroja (calor) Radiación reflejada SISTEMA CERRADO (Se desprecia la masa de los meteoritos dada su poca masa relativa) Radiación electromagnética solar (luz visible mayoritariamente) La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vista térmico, autorregula su temperatura, manteniéndola a unos 15ºC como Media.
  123. 123. LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Interacción de CLIMA PLANETARIO O SISTEMA CLIMÁTICO (S) ATMÓSFERA HIDROSFERA Y CRIOSFERA GEOSFERA BIOSFERA S = A U H U B U G U C
  124. 124. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA En un sistema de caja blanca nos interesa conocer los aspectos internos Se forma por la interacción de varios subsistemas ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra HIDROSFERA Capa de agua que hay en la Tierra, en sus diferentes formas, subterránea, superficial, dulce, salada, líquida GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más voluminosa y con los materiales más densos BIOSFERA Es la cubierta de vida CRIOSFERA Capa de agua helada
  125. 125. LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Predicciones meteorológicas de días u horas: S = A Predicciones de 1 a 10 años: S = A U H U G Predicciones de 10 a 100 años: S = A U H U G U B U C Predicciones a más largo plazo: distribución mares/océanos; variaciones de la órbita terrestre,…
  126. 126. Influencia de la biosfera MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Interacciones Variación de la radiación solar
  127. 127. Efecto invernadero y su incremento localización Los gases: Vapor de Agua (H2O) Dióxido de carbono (CO2) Metano (CH4) Monóxido de dinitrógeno (N2O) debido a Troposfera (12 primeros km de la atmósfera) Consecuencia sobre el clima Mantiene la temperatura terrestre en torno a 15ºC. Permite existencia de agua líquida Permite la existencia de vida Estos gases impidenque la radiación infrarroja que emite la Tierra al calentarse, escape, y es devuelta hacia la superficie terrestre incrementando la tª de la atmósfera
  128. 128. L U Z S O L A R Superficie terrestre 100% 88% 12% T E M P E R A T U R A 15ºC Gases de efecto invernadero EFECTO INVERNADERO
  129. 129. L U Z S O L A R Superficie terrestre 100% Mayor del 88% Menor del 12% T E M P E R A T U R A 15ºC Gases de efecto invernadero Calor emitido Calor reflejado INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADERO Provocado por la acción del hombre: Deforestación Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) incendios http://www.sagan- gea.org/hojared/Hoja15.htm
  130. 130. EFECTO ALBEDO ¿Qué es? Albedo de la Tierra es del 30%. (Sólo el 70% de la radiación del Sol entra en la Tierra el resto es reflejado hacia el Espacio) % de radiación solar reflejada por la Tierra del total de la que incide procedente del Sol Es dependiente del Color de la superficie reflectora Cuanto más clara mayor cantidad de luz refleja Mayor Albedo => Menor Temperatura consecuencia http://www.educapoles.org/multimedia/animation _detail/why_is_it_cold_at_the_poles/
  131. 131. ALBEDO TEMPERATURA SUPERFICIE HELADA - - + +
  132. 132. Las nubes Acción Nube ALTA AUMENTA EL EFECTO INVERNADERO Nube BAJA AUMENTA EL ALBEDO
  133. 133. Temperatura Superficie helada Albedo + - - + Nubes + Efecto invernadero + + - + + Los dos bucles positivos propician un equilibrio dinámico que puede romperse si las condiciones ambientales cambian  imposible el retorno. Ejemplos: Marte evolucionó hacia un clima frío, Venus hacia el incremento del efecto invernadero Gases efecto invernadero + Radiación solar incidente + Las nubes
  134. 134. consecuencia Hay dos bucles positivos Albedo Efecto Invernadero Están en equilibrio dinámico que podría peligrar por un cambio brusco (catastrófico) de las condiciones Ambientales que inclinaría la Balanza en uno u otro sentido Siendo casi imposible retornar A la situación de equilibrio
  135. 135. Polvo atmosférico Volcanes, impacto meteoritos, incendios, contaminación del aire, explosión nuclear. La luz del Sol no pueda atravesar la capa de polvo y la luz se refleja al espacio Permanecen en el espacio durante años Enfriamiento del planeta, parón de la fotosístesis Colapso de las cadenas Alimentarías de la vida consecuencia Provoca que AUMENTA EL ALBEDO Procede de
  136. 136. Polvo atmosférico + Albedo
  137. 137. Volcanes Aumento de la temperatura. Descenso de la temperatura efecto invernadero Acción Provocado Polvo , SO2, H2SO4 2 años tarda el polvo en depositarse sobre la superficie de la Tierra Permanencia en la atmósfera Provocado CO2
  138. 138. Erupción del Krakatoa (1883), el clima terrestre pasó por un Proceso de enfriamiento de entre 0,5ºC y 0,8ºC, duro 7 años, tras los Cuales la temperatura del planeta aumento 0,4ºC que perduro Hasta 1940 => LOS VOLCANES ORIGINAN UN DESCENSO DE LAS TEMPERATURAS A CORTO PLAZO Y UN ASCENSO A LARGO PLAZO.
  139. 139. TEMPERATURA ALBEDO SUPERFICIE HELADA- - ++ NUBES EFECTO INVERNADERO + + + + + - RADIACIÓN INCIDENTE + ERUPCIONES VOLCÁNICAS Polvo , SO2, H2SO4 CO2, + + + + RADIACIÓN REFLEJADA +
  140. 140. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Variaciones de la radiación solar Periódicas Excentricidad de la órbita terrestre De más circular a más elíptica Periodicidad: 100.000 años Más alargada la elipse  más corta la estación cálida Inclinación del eje (oblicuidad) Periodicidad de 41.000 años Actualmente es de 23º27’ Determina variaciones en la duración día/noche y de las estaciones Eje vertical: 12 horas y sin estaciones Posición del perihelio (precesión) Periodicidad de 23.000 años Actualmente: la Tierra en el perihelio: invierno en el hemisferio norte Veranos del perihelio: más calurosos. Inviernos del afelio: más fríos Hemisferio Sur: se suaviza por influencia oceánica
  141. 141. Variaciones de la Radiación Solar Incidente PERIÓDICAS GRADUALES •Excentricidad de la órbita terrestre •Inclinación del eje •Posición del perihelio El Sol no siempre ha emitido la misma cantidad de energía
  142. 142. Variaciones Periódicas Se atribuyen a los ciclos astronómicos de Milankovitch Causantes de las glaciaciones Radiación solar incidente Tª Bucle hielo-albedo+ 1. EXCENTRICIDAD DE LA ORBITA TERRESTRE Movimiento de Traslación> Varia desde circular a elíptica. Aproximadamente cada 100.000 años Más alargada la elipse, más corta la estación cálida
  143. 143. Variaciones Periódicas 2.INCLINACIÓN DEL EJE Cada 41.000 años varía el ángulo de inclinación del eje de rotación terrestre respecto a la perpendicular al plano de traslación actualmente, forma un ángulo de 23º 27´ Produce diferencias entre día y noche y las estaciones Con un eje Vertical No habría estaciones. día y noche durarían 12 h
  144. 144. Variaciones Periódicas 3.POSICIÓN DEL PERIHELIO PERIHELIO (punto más cercano al Sol) AFELIO (punto más alejado al Sol) Varia cada 23.000 años Actualmente Tierra en el perihelio en invierno del hemisferio norte (verano del sur). En verano, del hemisferio norte está en afelio (invierno en el Sur) Hace más calor en veranos de perihelio que en los afelios. Los inviernos en afelio son más fríos que los de perihelio, Afecta al Hemisferio sur Pero se nota poco porque al estar constituido por océanos el clima es más suave
  145. 145. Variaciones Graduales El Sol no ha emitido siempre la misma cantidad de energía Principio Entropia A medida que se va degradando su energía se desprende más calor antes de aparecer la vida , la Tª de la tierra debió de ser un 30% menor que la actual
  146. 146. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Variaciones de la radiación solar Graduales El Sol no siempre ha emitido la misma cantidad de energía Según el principio de entropía, a medida que se va degradando su energía, se va desprendiendo más calor. Antes de aparecer la vida en la Tierra, la temperatura del Sol debió ser un 30% menor que la actual
  147. 147. MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA La biosfera desempeña un papel fundamental en esta regulación rebajando los niveles de CO2 atmosférico La Tierra es un sistema homeostático capaz de autorregular su temperatura Influencia de la biosfera
  148. 148. La HIPÓTESIS DE GAIA es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma, afectando al entorno. Se argumenta que la Tierra es un organismo de tamaño planetario y la atmósfera es el organismo que regula y conecta todas sus partes. “LA BIOSFERA MANTIENE LA COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN CIERTOS LÍMITES POR MECANISMOS DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA” Se basa su argumento en estos hechos: 1.La Temperatura de la superficie de la Tierra es constante aunque el Sol la energía emitida por él sea un 30% más que cuando la Tierra fue formada. 2.La composición de la atmósfera es constante con un 79% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 0,03% de dióxido de carbono. El oxígeno es un gas muy reactivo que debería reaccionar pero no lo hace. 3.La salinidad de los océanos es constante alrededor de un 3,4% pero los ríos arrastran las sales hacia el mar y deberían incrementar la salinidad de estos. http://tvpclub.blogspot.com.es/2010/06/gaia- hypothesis-three-levels-of.html
  149. 149. Lovelock en 2007 publicó “La venganza de la Tierra” El considera que la edad de la Tierra actualmente se correspondería con una “anciana Señora” que ha recorrido más de la mitad de su vida como un planeta y ahora no puede recuperarse de los cambios tan bien como ella solía hacerlo. Sugiere que puede estar entrando en una fase de realimentación positiva cuando el equilibrio previamente estable se convierta en inestable y por lo tanto se trasladará a un nuevo estado de equilibrio más caliente. Polémicamente, el sugiere que la población humana sobrevivirá pero con una reducción de un 90%. http://www.viajesconmitia.com/wp- content/uploads/2010/04/revenge_of_gaia.jpg
  150. 150. Influencia de la Biosfera Lovelock Hipótesis De Gaia La biosfera Terrestre regula la Tª de la Tierra Rebaja los niveles de CO2 atmosféricos Reduce la Tª Al principio de la historia de la Tierra la [CO2] era alta cerca del 20% Efecto invernadero muy elevado=> mantiene la Tª media del planeta parecida a la actual (a pesar de que el Sol emitía una menor cantidad de energía) Actualmente es el Sol más caliente, pero la Tª es parecida debido a la reducción de la [CO2] atmosférico hasta 0,03% Esto se debió a la aparición de los organismos fotosintéticos (3.000 m.a Cianobacterias)
  151. 151. Influencia de la biosfera MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Temperatura Superficie helada Albedo + - - + Nubes + Efecto invernadero + + - + + Radiación solar incidente + Polvo y SO2 + ++ CO2 + + Radiación reflejada Erupciones volcánicas Fotosíntesis + - + Almacenamiento CO2 -
  152. 152. Influencia de la biosfera MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA Principales cambios de la atmósfera provocados por la biosfera CO2 La concentración elevada inicial (20%) permitía un efecto invernadero que compensaba la menor emisión del Sol Los seres fotosintéticos reducen sus niveles (0,03%) y se acumula en la materia orgánica (biomasa y combustibles fósiles) Los seres vivos también devuelven CO2 por la respiración celular de forma más lenta O2 La fotosíntesis lo libera, primero oxida el Fe y el S formando depósitos de Fe sedimentario Luego se difundió en la atmósfera hasta alcanzar un 21% Posibilitó la proliferación de organismos aerobios O3 La abundancia de O2 permitió la formación de la capa de ozono que protege a los seres vivos de la radiación UV, permitiendo su expansión en los continentes N2 Se eleva su nivel por las reacciones de los seres vivos sobre óxidos nitrogenados hasta llegar al 78%
  153. 153. CAMBIOS DE LA ATMÓSFERA Y EN EL CLIMA PRODUCIDOS POR LA FOTOSÍNTESIS Reducción del CO2 atmosférico. Aparición del O2 atmosférico. Formación de la capa de ozono. Aumento del nitrógeno atmosférico.
  154. 154. Reducción del CO2 atmosférico Mecanismo de ajuste del sistema Tierra => refresca el planeta a media que el Sol irradia más calor El CO2 es retirado de la atmósfera por la fotosíntesis y transformado en materia orgánica que se acumula en los seres vivos (=biomasa) El CO2 se almacena en Biomasa (hasta que se descomponen) Los combustibles fósiles Respiración Devuelve a la atmósfera el CO2 La reacción de respiración es más lenta que la fotosíntesis, y como resultado el O2 aumenta
  155. 155. Aparición del O2 atmosférico La fotosíntesis rompe la molécula de H2O por la acción del Sol=> libera O2 El O2 permaneció en el agua marina => oxidó el hierro y el azufre Al saturarse este proceso, el O2 se liberó a la Atmósfera => [O2] hasta el 21% actual
  156. 156. Formación de la capa de O3 El exceso de O2 permitió LA FORMACIÓN DE LA CAPA DE OZONO Proteger a los Seres vivos De los rayos Ultravioletas (hace unos 600 m.a) FUNCIÓN CONSECUENCIA Los organismos se expandieron con rapidez (40 millones de especies)
  157. 157. Aumento del nitrógeno atmosférico Los seres vivos convierten los óxidos nitrogenados del medio debido a las reacciones metabólicas en N2 atmosférico
  158. 158. DISMINUIR EL EFECTO INVERNADERO  Construir un parasol en la estratosfera =>  Millones de toneladas de pequeñas partículas reflectoras, por ejemplo de sulfato. Hay diversas formas de llevar a la atmósfera las partículas => aviones, globos aerostáticos, cañones de buques de guerra. (Los volcanes provocan un efecto similar. Tras la erupción del monte Pinatubo, en Filipinas, que lanzó diez millones de toneladas de azufre a la estratosfera y expandió la capa de partículas alrededor del planeta que amortiguo la insolación, la Tª media cayó en torno a 0,6ºC durante un año. Las moléculas deberían sustituirse continuamente, año tras año, porque caerían desde la estratosfera.  Lanzar billones de discos de nitruro de silicio de un metro de diámetro y más finos que un pañuelo de papel: cada uno de ellos sería un robot autónomo de menos de un gramo de peso. (Esto requeriría décadas y costaría billones de euros).
  159. 159. http://www.ebooksampleoup.c om/ecommerce/view.jsp?ID=0 00777721d4f838996e8a. Pág 22
  160. 160. Jane Poynter
  161. 161. BIBLIOGRAFÍA  Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.  Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad.  Ciencias de la Tierra y mediambientales 2º bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.  Dar sombra a la Tierra. KUNZING, Robert. National Geographic. Octubre 2009.  Environmental Systems and Societies. 1º Bachillerato. RUTHERFORD, Jill. WILLIAMS, Grillian. ED. Oxford IB Diploma Programme.

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