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LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE. La Tierra como un gran sistema: la interacción entre los subsistemas. Concepto de medio ambiente 1- Concepto de medio ambiente: El medio ambiente 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- Teoría general de sistemas Un sistema es una porción del espacio y su contenido, que funciona como un todo por la interacción de las partes organizadas que lo componen. Ejemplos de sistemas son una dehesa (ecosistema), el sistema circulatorio y el sistema atmosférico. En un sistema surgen nuevas propiedades como consecuencia de la relación entre sus partes o subsistemas, son las propiedades emergentes. Un ejemplo es la vida, que surge como unión de las células. 2.1. Tipos de sistemas: Los sistemas pueden ser abiertos, cerrados y aislados. El sistema se denomina abierto cuando intercambia materia y energía con el exterior. Por ejemplo una botella de agua abierta; los sistemas naturales son siempre abiertos. El sistema se denomina cerrado cuando intercambia energía con el exterior pero no materia. Por ejemplo una botella de agua cerrada. El sistema se denomina aislado cuando no intercambia ni materia ni energía con el exterior. Por ejemplo un termo de agua fría. 2.2. Entropía La primera ley de la termodinámica dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. La segunda ley dice que la energía se va degradando en las transformaciones. Los sistemas tienden a perder energía y por tanto a aumentar el desorden. La entropía es la medida del desorden. A más entropía menor energía y menor complejidad. Los seres vivos crecemos y nos organizamos, es decir, nos hacemos más complejos y ordenados, así desciende nuestra entropía a costa de aumentar la de nuestro entorno, del que obtenemos energía y recursos y al que devolvemos desechos y calor. Los seres vivos, la biosfera y el sistema Tierra en su conjunto han evolucionado y evolucionan hacia la mayor complejidad, en un proceso que tiene lugar dada la capacidad de la vida para acumular y transformar la energía. 2.3. Estudio de los sistemas El análisis de un sistema se puede abordar desde dos posibles enfoques: Enfoque reduccionista o analítico. Trata de descomponer y analizar las partes de un todo buscando lo más pequeño. Enfoque holístico o sintético. Pretende analizar cómo funciona la totalidad de un sistema e integrar simultáneamente un gran número de variables.
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El sistema Tierra es muy complejo, por lo que el método holístico es el más adecuado. No obstante ambos enfoques son complementarios. 2.4. Modelado de sistemas El mejor método para estudiar un sistema, particularmente en el caso de los sistemas complejos, es la elaboración de un modelo, es decir, de una representación simplificada de la realidad. Existen dos tipos de modelos: Modelos caja negra: Interesan solo las entradas y las salidas de materia, energía e información del sistema Modelos caja blanca: Tienen en cuenta las entradas y las salidas, así como las interacciones entre los distintos subsistemas. 2.5. Dinámica de sistemas En el modelado de sistemas se busca establecer relaciones de causa-efecto, y se representan en diagramas de flujo mediante flechas y letras. Estas relaciones pueden ser simples o complejas. Relaciones simples Son siempre unidireccionales y pueden ser: Positivas o directas. Al aumentar o disminuir una variable, aumenta o disminuye la otra. Se representan por una flecha acompañada del signo +. + TemperaturaEvaporación Negativas o inversas. Al aumentar o disminuir una variable, se produce la disminución o el aumento de la otra. Se representan por una flecha acompañada del signo -. EvaporaciónAgua embalsada Encadenadas. Interviene más de dos variables, las relaciones pueden ser positivas o negativas; la relación entre dos variables alejadas entre sí será positiva si el número de relaciones negativas que las separa es par. + TemperaturaEvaporaciónAgua embalsada Por tanto: TemperaturaAgua embalsada Relaciones complejas Se corresponden con aquellos casos en los que hay influencia mutua entre las variables. Suelen ser descritas como bucles de retroalimentación (en inglés, feedback) y pueden ser de dos tipos: positivas y negativas Positivas: la modificación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce el mismo efecto sobre la otra variable, y esta, a su vez, ejerce una acción semejante sobre la primera. Se representan mediante el signo + incluido en un círculo. Este tipo de relación suele conducir a crecimientos incontrolados o explosivos. Un ejemplo es el cambio climático, mientras más temperatura hay más se derriten los polos, por lo que se refleja menos radiación solar y sube más la temperatura.
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Negativas: la modificación de una variable en un sentido (aumento o disminución) produce el mismo efecto sobre la otra variable, y esta ejerce el efecto contrario sobre la primera. La retroalimentación negativa es extraordinariamente eficaz en los procesos de regulación, al generar estabilidad en los sistemas. Se representa mediante el signo – incluido en un círculo. Un ejemplo es la relación entre depredador y presa, y la inhibición de una enzima por exceso de producto. Es la base de la homeostasis.
Actividades: 1- Diseña un diagrama cusal con las siguientes variables, y cambia el orden de los datos según tu lógica: lluvia, pastos, contaminación, agua, vacas y alimentación humana. 2- Dibuja los siguientes sistemas caja negra: fotosíntesis y respiración. Di qué moléculas, de las entradas y salidas de materia, tienen una mayor entropía, ¿las orgánicas o las inorgánicas? 3- Relaciona las siguientes variables: tala, erosión y suelo. 4- Elabora un diagtrama de flujo con las siguientes variables: agua, vegetación, CO2 y temperatura atmosférica. 5- Elabora diagramas causales con: a) Nacimientos y población. b) Defunciones y población. c) Nacimientos, defunciones y población.
3- (*) La Tierra como sistema. Interacción entre las grandes capas terrestres 1- Parámetros del sistema Tierra 2- La Tierra como sistema a. Modelo caja negra b. Modelo caja blanca 3- Interacción entre las grandes capas terrestres
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a. Atmosfera b. Hidrosfera c. Geosfera d. Biosfera 1-Parametros del sistema Tierra La Tierra es una esfera achatada por los polos (geoide), con un diámetro ecuatorial de 6.378km. La temperatura media en la superficie es de 15ºC, aunque en su interior puede llegar a alcanzar los 6.000ºC. La distancia al sol se ha mantenido, al menos durante los últimos 3.500 millones de años, dentro de los márgenes necesarios para que el agua haya podido permanecer liquida y, por tanto, albergar vida tal como la conocemos. En su movimiento de traslación describe en torno al sol una orbita ligeramente elíptica, que siguiendo periodos de 100.000 años, llega a ser casi circular. Ahora atraviesa una época de excentricidad máxima. El eje de rotación de la Tierra no es perpendicular a la eclíptica, sino inclinado, y su inclinación varía en ciclos de unos 41.000 años. Dicho eje se mueve cada 25.000 años describiendo un cono con vértice en el centro de la Tierra (precesión). Además en su rotación presenta un ligero cabeceo (nutación), semejante al de una peonza, con una periodicidad de 18,6 años. Estos ciclos denominados ciclos astronómicos de Milankovitch influyen en la energía que recibe del sol, y por tanto en su temperatura.
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2- La Tierra como sistema La Tierra es un sistema abierto que intercambia materia y energía con el exterior. La salida de materia es despreciable, y la entrada, mas abundante, se basa en el ahora débil bombardeo meteorítico. a. Si analizamos el planeta desde un modelo caja negra, la radiación solar será la energía entrante, y la radiación infrarroja (calor), junto con la radiación electromagnética reflejada (albedo), la energía saliente. La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico que mantiene una temperatura superficial media en torno a los 15ºC. La radiación solar no ha sido siempre la misma, se cree que antes de la aparición de la vida era un 30% menor que la actual. b. Si analizamos el planeta desde un modelo caja blanca, podemos establecer los siguientes subsistemas, que son las grandes capas de la Tierra: La geosfera o parte solida del planta; la hidrosfera y la atmosfera forman las capas fluidas que envuelven a la geosfera; y la biosfera formada por los seres vivos que tiene como soporte a la geosfera y la hidrosfera. Las interacciones entre estos subsistemas son continuas, siendo la más influyente en el clima a corto plazo la atmósfera, sin embargo a largo plazo las interacciones con los otros tres resultan de vital importancia. 4- Interacción entre las grandes capas terrestres: Vamos a describir las interacciones de cada una de las capas con el resto a. Atmosfera: Es la envoltura gaseosa de la Tierra, se originó como consecuencia de la desgasificación de las rocas durante la fusión del planeta primitivo. Su composición original debería ser muy distinta a la actual: sin oxigeno, con gran cantidad de CO 2, N2, vapor de agua e hidrogeno. La composición ha ido cambiando debido a que el hidrogeno pasó al exterior ya que la gravedad no pudo retenerlo, el agua precipitó en su mayor parte formando los océanos, el CO2 también precipitó en su mayor parte acidificando los océanos y el N2 quedó como componente mayoritario. Hace 3.000 millones de años los primeros seres vivos con fotosíntesis oxigénica (cianobacterias) empezaron a expulsar oxígeno
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a la atmosfera volviéndola oxidante y a absorber CO2 en la respiración. Actualmente el hombre emite gran cantidad de contaminantes. Regula el clima y modela el relieve. Evolución de la composición de la atmósfera:
b. Hidrosfera: Es la capa líquida de la Tierra, se formó por condensación del vapor de agua de la atmósfera primitiva y al principio seria muy caliente y ácida debido a la energía interna de la Tierra y poco espesor de la corteza, y a la gran cantidad de CO2 disuelto, que reaccionaría con otros componentes formando las rocas sedimentarias carbonatadas. En ella aparecieron las primeras formas de vida y actualmente es esencial para los seres vivos. Regula el clima y modela el relieve c. Geosfera: Es la parte sólida del planeta, formada por un núcleo denso y metálico, un manto rocoso y una corteza formada por rocas mas ligeras. La energía interna que aún posee es la responsable del vulcanismo que emite gases a la atmósfera y a la hidrosfera, a su vez la corteza es modelada por estos subsistemas. Los seres vivos necesitan los elementos químicos para su nutrición y los devuelven a ella cuando se descomponen, lo que da lugar a los ciclos biogeoquímicos d. Biosfera: Esta formada por los seres vivos de la Tierra, su aparición fue uno de los acontecimientos esenciales para la evolución del planeta, pues ha condicionado la composición, la estructura y la dinámica de las capas fluidas, así como la superficie de la geosfera
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Actividades: 1- Explica como han influido los otros tres subsistemas en la evolución de la atmósfera PREGUNTAS TEMA 1- La Tierra como sistema. Interacción entre los subsistemas terrestres. 2- El cambio climático: causas naturales e influencia humana.
PREGUNTAS CORTAS QUE HAN SALIDO EN SELECTIVIDAD 123456-
Concepto de medio ambiente Realice un esquema de la Tierra como sistema Defina la Tierra como un sistema Describa los resultados de las interacciones entre la geosfera y la hidrosfera Describa las interacciones entre la atmósfera y la biosfera. ¿Cómo se definen los subsistemas terrestres? ¿Cuáles son?
PREGUNTAS DE APLICACIÓN
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