El documento define el medio ambiente y sus componentes físicos, químicos, biológicos y sociales. Explica que las ciencias ambientales estudian el medio ambiente desde un enfoque sistémico e interdisciplinar, integrando conocimientos de diversas disciplinas. Además, introduce la teoría de sistemas y los conceptos de sistemas abiertos y cerrados, e incluye ejemplos de cómo se puede modelar y representar un sistema a través de diagramas.

1. CTM Marta García Toledano
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TEMA 1. LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
1) CONCEPTO DE MEDIO AMIENTE.
En el año 1.972 se celebró en Estocolmo (Suecia) la Primera Conferencia Mundial sobre el Medio
Ambiente, organizada por las Naciones Unidas. Allí se definió el medio ambiente como el conjunto
de componentes físicos, químicos, biológicos, sociales y culturales capaces de causar efectos directos
o indirectos en un plazo corto o largo sobre los seres vivos y las actividades humanas.
Los diversos tipos de componentes influyen en el medio ambiente de modo distinto:
1. Componentes Físicos: el relieve, la temperatura y la presencia de agua son los principales factores
físicos que determinan las características ambientales.
2. Componentes Químicos: la salinidad, el pH del agua, la concentración del oxígeno y dióxido de
carbono, etc.
3. Componentes Biológicos: los seres vivos establecen distintos tipos de relaciones entre ellos,
principalmente de tipo alimentario.
4. Componentes Sociales y Culturales: este grupo de factores es exclusivo de la especie humana. La
forma de vida de los seres humanos influye tanto sobre las personas como sobre los otros seres vivos
que les rodean.
Todos estos factores interaccionan entre sí de modo que unos influyen sobre otros.
El medio ambiente se compone por tanto de sistemas naturales y sistemas humanos, entre los cuales
se establecen interacciones, que pueden enfocarse bajo tres aspectos:
- Riesgos derivados de la dinámica de ambos sistemas.
- Recursos que el medio natural proporciona.
- Impactos que el medio natural recibe por la acción antrópica.
El Medio Ambiente debe estudiarse desde un enfoque sistémico, centrando su atención en el
comportamiento general, a partir del estudio que aportan las ciencias reduccionistas.
2) EL ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE: LAS CIENCIAS AMBIENTALES.
Las Ciencias Medioambientales constituyen una disciplina de síntesis, que integra las aportaciones
parciales de diferentes disciplinas, entra las que destacan las Ciencias de la Naturaleza (Biología,
Geología, Física y Química), junto con otras pertenecientes al campo de las Ciencias Sociales y
Humanidades, como la Geografía, Historia o Derecho. Los problemas ambientales son complejos y
en ellos intervienen muchos factores, por lo que no pueden ser abordados desde una sola ciencia,
sino con una visión multidisciplinar.
Las características de las ciencias ambientales son:
1. Utilizan conocimientos procedentes de ciencias reduccionistas.
2. Se basan en la teoría de sistemas: conocimientos y técnicas que permiten el análisis y la
comprensión global de un sistema.
3. Tienen un enfoque sistémico: centran su atención en el comportamiento general del sistema,
atendiendo a las propiedades emergentes, en lugar de en las interacciones más elementales.

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4. Utilizan un método de trabajo interdisciplinar: al precisar conocimientos de distintas disciplinas,
necesitan de la participación de distintos especialistas.
En la problemática ambiental va a ser muy frecuente no encontrar soluciones únicas a los problemas.
A veces habrá un abanico de soluciones y en otras ocasiones no habrá ninguna clara y habrá que
elegir la que mejor se adapte a las circunstancias en las que nos encontramos. Sería un grave error
estudiar las ciencias ambientales como si fueran un conjunto de recetas claras a unos problemas
perfectamente definidos. Son, más bien, una oportunidad de discutir, consensuar y probar diferentes
soluciones y formas de enfrentarse con el problema.
3) TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS.
Un Sistema es una parte del Universo que separamos del resto para estudiarla, y que está formada
por un conjunto de elementos que interaccionan entre sí para llevar a cabo una o varias funciones.
La teoría general de sistemas es una forma científica de analizar y estudiar la realidad de modo
sistemático y desde una perspectiva globalizadora, mediante el diseño de modelos que estudian las
relaciones entre los elementos del sistema considerado.
El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques:
- Enfoque Reduccionista (reduccionismo) o analítico: intenta descomponer el objeto de estudio en
sus componentes y estudiar cada uno por separado. Considera que únicamente se puede
comprender un proceso cuando se conocen con exactitud todos los elementos que participan en el
mismo, pero este método encuentra problemas al estudiar procesos complejos, como los seres
vivos o los ecosistemas, ya que no logra explicar el funcionamiento del conjunto a partir del
comportamiento de cada una de sus partes. Es insuficiente para abordar los estudios de las
ciencias de la Tierra, aunque es útil para muchas disciplinas científicas.
- Enfoque Holístico (sintético): considera que los procesos complejos sólo pueden comprenderse
cuando se consideran globalmente, pues la totalidad del conjunto es mayor que la suma de las
partes que lo componen. El enfoque holístico o sintético trata de conocer las relaciones entre los
componentes de aquello que se quiere estudiar, aunque no se conozcan con detalle cada uno de
ellos. Pone de manifiesto las propiedades emergentes de los sistemas, resultantes del
comportamiento global y de las relaciones de los componentes. Ej: Las piezas de un reloj por
separado no tienen la propiedad de dar la hora; sin embargo, el reloj montado como un todo, sí.
Ambos enfoques no son excluyentes, sino complementarios, ya que cuando mejor conozcamos las
diferentes partes mejor conoceremos el todo.
Componentes de un Sistema.
Como hemos dicho, un sistema se puede considerar como una parte del Universo, aislada del resto,
que consta de una serie de componentes que lo identifican y diferencian:
1. Frontera o Límite: límite real o imaginario que separa un sistema de su entorno. Algunos
ejemplos son la membrana celular, la piel o la linde de un bosque. La frontera debe considerarse
más como una zona de intercambio que como una barrera.

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2. Elementos: son los constituyentes del sistema y que se pueden cuantificar, como las especies
vegetales de un bosque. Los subsistemas son agrupaciones de varios componentes del sistema
principal.
3. Red de Interacciones: el conjunto de relaciones entre los componentes del sistema, que
favorecen los intercambios de materia, energía o información. Las relaciones también se dan
entre el sistema y el entorno.
4. Flujos: muestran la circulación de materia, energía e información entre los componentes del
sistema y suelen representarse mediante flechas.
Tipos de Sistemas.
1. Abierto: intercambia materia y energía con su entorno. Por ejemplo, el ser humano.
2. Cerrado: sólo intercambia energía, no materia, con su entorno. Por ejemplo, la Tierra
considerada como un sistema dentro del Universo (y despreciando la materia que nos llega en
forma de meteoritos), o un ordenador.
4) MODELADO DE SISTEMAS.
Estudiar un sistema complejo abarcando globalmente los procesos que en él ocurren, a escala y
tiempo real, es con frecuencia imposible. Muchos resultan demasiado grandes, o demasiado
pequeños, o conllevan procesos enormemente lentos.
Por ello, 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 permiten ver
de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas.
Estas representaciones se hacen mediante dibujos, esquemas o expresiones matemáticas.
Existen diferentes tipos de modelos, entre los que destacamos:
a) Modelos de Caja Negra: Si nos fijamos sólo en las entradas y
salidas de energía, materia, e información en el sistema, y no en sus
elementos ni en las interacciones que se establecen entre ellos.
b) Modelo de Caja Blanca o Transparente: Si estudiamos no sólo las
entradas y las salidas del sistema, sino también los elementos del
sistema y sus interacciones.
c) Modelo de Relaciones Causales: Las relaciones que mantienen entre
sí las variables de un sistema son causales, es decir, una de las
variables es la responsable de un efecto ejercido sobre otra. Estas
relaciones se pueden representar mediante diagramas causales, en las
que se incluyen los elementos de un sistema y flechas que conectan las variables consideradas al
modelar un sistema.
5) LOS DIAGRAMAS DE FORRESTER.
Son diagramas de relaciones causales. Las relaciones entre las variables de un sistema pueden ser de
dos tipos:

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1) Relaciones Simples: Son aquellas en que una variable A del sistema, influye sobre otra B, pero
no a la inversa. Las relaciones simples pueden ser:
- Relaciones Directas o Positivas: una variación de A (aumento o disminución) origina una
variación de B en el mismo sentido (aumento o disminución respectivamente). Se representa
mediante un signo (+) sobre la flecha que los relaciona. Por
ej. el aumento de materia orgánica en una charca hace que
aumente el número de microorganismos.
- Relaciones Inversas o Negativas: una variación de A (aumento o disminución) origina una
variación de B en sentido apuesto (disminución o aumento respectivamente). Se representa
mediante un signo (-) sobre la flecha que los relaciona. Por ej. si en una charca aumenta el
número de microorganismos aerobios que consumen
oxígeno en la respiración, disminuye la concentración de
oxígeno en la charca.
- Relaciones Encadenadas: se producen entre más de dos variables, consideradas independientes,
y las relaciones entre cada dos de ellas puede ser directa o inversa. Un ejemplo de relaciones
encadenadas es el proceso de eutrofización de agua.
2) Relaciones Complejas: Son aquellas en que una variable influye sobre otra u otras que, a su vez,
influyen sobre la primera. El resultado es un conjunto de relaciones encadenadas en círculo, que
recibe el nombre de bucle de retroalimentación, realimentación o feedback. Pueden ser:
- Retroalimentación Positiva: Se produce cuando la variación de una variable en un sentido
(aumento o disminución) produce un cambio de otra u otras variables en el mismo sentido
(aumento o disminución respectivamente) y éstas a su vez influyen de la misma manera sobre la
primera. La causa aumenta el efecto y el efecto aumenta la causa o viceversa (disminución). La
retroalimentación (+) desequilibra el sistema al amplificar sus efectos.
- Retroalimentación Negativa: Se produce cuando la variación de una variable en un sentido
(aumento o disminución) produce un cambio de otra u otras variables en el mismo sentido y éstas
a su vez, influyen sobre la primera en sentido opuesto (disminución o aumento respectivamente)
o viceversa. Cuando se incrementa A se produce el incremento de B, pero a su vez este
incremento de B hace disminuir A. Al aumentar la causa, aumenta el efecto, y el aumento del
efecto, amortigua la causa o viceversa. Este tipo de relaciones tienden a estabilizar los sistemas,
por lo que reciben el nombre de estabilizadores o sistemas homeostáticos. Son relaciones
reguladoras que mantienen el sistema en equilibrio. Por ejemplo, el sistema de calefacción
controlado por termostato, si la temperatura baja, se enciende la calefacción y si la temperatura es
alta, se apaga.

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6) LA TIERRA COMO UN GRAN SISTEMA.
Si analizamos la Tierra como un sistema de caja negra, podemos considerarla como un sistema en el
que entra y sale energía aunque no materia. La energía que entra es radiación electromagnética solar,
y la energía que sale es radiación reflejada e infrarroja (calor) procedente de la superficie terrestre.
Si analizamos la Tierra como un sistema de caja blanca, la consideramos formada por la interacción
de 4 subsistemas:
1. Atmósfera: es la envoltura gaseosa de la Tierra, cuya composición original debía ser muy
diferente a la actual.
2. Hidrosfera: es la capa discontinua de agua que envuelve la superficie sólida del planeta.
Comprende fundamentalmente el agua líquida, continental y oceánica, y el hielo glaciar, aunque
una pequeña cantidad forma parte de la atmósfera (vapor de agua) y de los seres vivos. Algunos
autores consideran la Criosfera (masa de hielos) un subsistema independiente de la hidrosfera.
3. Geosfera: es la parte sólida del planeta, formada por un núcleo denso y metálico, un manto
rocoso y una corteza de rocas más ligeras, debido a la diferencia gravitatoria de los materiales
terrestres.
4. Biosfera: está constituida por todos los seres vivos del planeta y ocupa la parte inferior de la
atmósfera, una parte de la hidrosfera, y la parte superior de la litosfera.
Entre estos subsistemas, los flujos de materia, energía e información han permitido la existencia de
bucles de retroalimentación, y con ellos, el mantenimiento del equilibrio.
Actualmente, el equilibrio del sistema Tierra está en nuestras manos.

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Actividad. La interacción entre los subsistemas terrestres tiene como resultado la regulación
del clima:
Para realizar simulaciones sobre el posible comportamiento y evolución del clima terrestre o sistema
climático (S), se toman los datos correspondientes a las principales interacciones entre los
subsistemas que componen la máquina climática:
S = A U H U B U G U C *El símbolo U representa la interacción entre subsistemas
Para hacer predicciones meteorológicas a corto plazo (horas o días) basta con tener en cuenta las
variaciones de la atmósfera, pero para predicciones a largo plazo, habrá que tener en cuenta las
interacciones entre todos los sistemas.
De este modo, os propongo que deduzcáis vosotros mismos la influencia de los distintos subsistemas
en la Regulación del Clima del planeta, completando el siguiente diagrama de Forrester (no olvides
los bucles):
Aclaraciones:
 Radiación Solar Incidente (calor recibido del sol en forma de IR).
 Efecto Albedo: porcentaje de radiación solar incidente que es reflejada por la superficie terrestre. Las
superficies claras reflejan más radiación que las oscuras, de modo que las regiones congeladas del
planeta generan un importante efecto albedo.
 Efecto Invernadero: parte de la radiación infrarroja (calor) emitida por la Tierra hacia el exterior, es
atrapada por determinados gases atmosféricos (dióxido de carbono, metano y vapor de agua), que la
devuelven hacia la superficie terrestre.
 Las Nubes: las bajas aumentan el efecto albedo; las altas sin embargo, generan efecto invernadero.
 Polvo Atmosférico: crea una especie de “pantalla” contra la radiación solar incidente, la refleja.
 Biosfera: es la gran “refrigeradora” del planeta (junto con los océanos), ya que retira de la atmósfera
dióxido de carbono, lo que reduce el efecto invernadero.