• Todo lo que influya en un ser vivo.
  (intentar poner ejemplo de algo que no influya)
• Hay influencias más importantes que otras aunque es difícil conocer algunas a priori.
  Por ejemplo el CO2 atmosférico parecía no influir en nuestra economía y es uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la humanidad
• Los componentes fisicoquímicos son la atmósfera hidrosfera y geosfera
• Igualmente importantes son el resto de seres visvos de la misma especie o de otras
• Los efectos son en muchas ocasiones indirectos.
  Por ejemplo un plaguicida mata a insectos disminuye polinización, envenena predadores, y acaba aumentando los daños
• En muchas ocasiones son a largo plazo. Los efectos e intercciones pueden prolongarse en el tiempo.
  Por ejemplo un malecón de un puerto puede derruir viviendas costeras en unos años por cambio de la dinámica litoral
• Los efectos medioambientales se caracterizan por interacciones en muchos casos complejas
• Por ello implica muchas disciplinas científicas para comprenderlos de manera adecuada.

La variedad y complejidad de interacciones implica un estudio desde distintas disciplinas:

• Científicas: Biología, Ecología, Geología, Química, Física
• Ciencias aplicadas : Arquitectura, Ingeniería, Medicina
• Geografía
• Ciencias sociales : Economía, Derecho, Sociología

Se precisa una visión global(holística) de los procesos.

Una de las mayores armas de las ciencias es un enfoque reduccionista. Se divide el problema en partes, se estudian las partes y se explica el funcionamiento.
Por ejemplo la bioquímica explica las características de los seres vivos estudiando las moléculas.

Sin embargo el medio ambiente requiere un estudio holístico con el que se pueden observar propiedades del conjunto inobservables en un método reduccionista.
Por ejemplo no se puede conocer cómo es un ser vivo estudiandos sus partes.

Este enfoque se basa en conocimientos de disciplinas que, en muchos casos, los han adquirido por métodos reduccionistas

Sistemas Entidad material formada por partes organizadas (componentes) que interactúan entre sí de manera que las propiedades del conjunto, sin contradecirlas, no pueden deducirse por completo de las propiedades de las partes. Tales propiedades se denominan propiedades emergentes. Sistemas en Wikipedia

Ejemplos de sistemas son un ser vivo, un automóvil, un instituto, una grupo de ctma...

Los sistemas complejos no pueden estudiarse en su totalidad.
Para ello se utilizan Modelos

Los sistemas son porciones del espacio con su contenido.
Presentan límites que los separan del resto del universo más o menos definidos.

Tipos de sistemas

En cuanto al intercambio de materia y energía

Sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el entorno

Sistemas cerrados: Sólo intercambian energía con el entorno

Sistemas aislados: No intercambian materia ni energía con el entorno

En cuanto a organización interna

Sistemas homogéneos : Mismas propiedades en caulquier punto

Sistemas heterogéneos : Formados por diferentes fases o subsistemas . Más complejos

Los sistemas medioambientales son heterogéneos, complejos y de difícil estudio

Ejemplo: Un animal se alimenta no para tener más energía, pues el balance debe ser próximo a 0 sino que transforma energía organizada (compuestos químicos con enlaces energéticos del alimento y el O2) en calor que cede al medio junto con los restos de las sustacias químicas (CO2 y H2O)

Los modelos son versiones simplificadas de la realidad
Se utilizan con frecuencia en la ciencia
Un sistema puede tener varios modelos según lo que nos interese del mismo
Ej Modelo atmosférico para predecir precipitaciones totales en ina cuenca hidrográfica o para predecir tormentas en la misma zona

Suele ser difícil de crear modelos adecuados de sistemas complejos, hay que conocer y controlar las variables que son importantes para el funcionamiento del sistema y las que no
Ej traslación en sitema solar depende de la distancia al Sol y no de la masa. La masa influye en los elementos cercanos a los planetas.

Los modelos permiten observar evolución de los sistemas y predecir su comportamiento
Dan una mejor comprensión de la realidad

Se distinguen modelos de dos tipos:

Modelos de Caja negra

Interesan entradas y salidas de materia, energía e información del sistema y no lo que ocurre en el interior
Se usa en una primera fase del estudio de un sistema

Ejemplo Flujo de energía en ecosistemas
Ejemplo Psicología conductista

Modelos de Caja blanca

Tienen en cuenta entradas y salidas y las interacciones entre los componentes del sistema
Se suele representar las interacciones por diagramas causales utilizando flechas

Ejemplo: relación de un coche con un conductor y con un mecánico

En un modelo de caja blanca se pueden incluir entre sus componentes nuevos modelos que pueden ser de caja negra o de caja blanca

Ejemplo un modelo de la circulación en una carretera
- Caja negra: entradas y salidas de la carretera a lo largo del tiempo
- Caja blanca: Automóviles y trazado de la carretera. Los coches son cajas negras, pero se puede estudiar sus componetes
Curiosamente las principales variables que explican los atascos en las autopistas no tienen que ver con los humanos que conducen los coches

Relaciones causales en los modelos

Influencia de unos elementos sobre otros

Simples

Directas o positivas: El aumento de un elemento causa el aumento de otro relacionado. (La disminución disminución) Ejemplo: La tala de árboles aumneta la erosión del suelo.
Inversas : El aumneto de un componete implica la sisminución de otro o viceversa Ejemplo: La disminución de predadores aumenta el número de presas
Encadenadas: Varias relaciones que tiene consecuencias finales directas o inversas Ejemplo: Disminución de predadores aumenta el número de fitófagos y disminuye la cantidad de hierba

Complejas: Retroalimentación
Implica que la variación de un elemento actúa sobre otro y este a su vez sobre el primero

Bucles de retroalimentación positiva El aumento de una variable actúa positivamente sobre otra y esta a su vez positivamente sobre la primera Incrementos desbocados o explosivos Han de tener un límite Ej: Reacción química produce calor, el aclor aumneta la velocidad de la reacción química: Una bomba Ej: Dinero llama a dinero Ej: Acoplamiento de micrófonos Ej: Aumento de población
Bucles de retroalimentación negativa: Homeostasis El aumento de una variable actúa positivamente sobre otra y esta a su vez negativamente sobre la primera Sistemas regulados Ejemplo: Termostato Ejemplo: Regulación enzimática

Ejemplo de un modelo de sistema; la regulación a largo plazo de la temperatura superficial de la Tierra.
Diagrama causal

La temperatura superficial global depende de manera principal de la radiación solar pero el efecto invernadero producido por el CO2 y otros gases aumenta algunos grados la temperatura de la atmósfera. La emisión de radiación al espacio estabiliza la temperatura Si la temperatura de la Tierra se eleva aumenta la evaporación de agua y la consiguiente precipitación y meteorización y erosión de las rocas y sedimentos continentales. La carbonatación resta CO2 atmosférico y lo acumula en forma de sedimentos calizos. La disminución de CO2 rebaja la temperatura terrestre. Si la temperatura de la Tierra baja disminuyen las precipitaciones y la metoeorización de modo que no se consume en CO2 atmosfético. El carbono almacenado en las calizas vuelve a la atmósfera lentamente por el vulcanismo que se alimneta de los sedimentos calcáreos subducidos. Este aumento de CO2 aumenta la temperatura. Estos procesos se producen a largo plazo, especialmente el aumento de CO2 por emisiones volcánicas. La Tierra ha permanecido a una temperatura aproximadamente constante a pesar de el aumento de radiación solar desde su formación. salvo una época en el precámbrico de fuertes oscilaciones en las que parece que llegó a congelarse completamente la superficie de los óceanos, siempre ha habido hidosrfera libre en el planeta.

Sistema abierto aunque casi cerrado porque la cantidad de materia intercambiada es despreciable, entra algo en forma de meteoritos y viento solar y se pierden gases atmosféricos a ritmo muy lento

Los intercambios de energía si son importantes:
- Recibe energía solar en forma de radiación electromagnética en frecuencias visibles y ultarvioletas a un rirmo de 330 cal/m2/s
- Se emite radiación reflejada en las mismas frecuencias y radiación térmica de frecuencia inferior (infrarrojo)
- Se emite calor interno a un ritmo mucho menor : 1.4 E-2 cal/m2/s

Mantiene mucha energía acumulada en forma de minerales, sustancias orgánicas, seres vivos, pero sobre todo energía potencial de masas rocosas calor interno

La temperatura superficial es de unos 15ºC, la interior puede llegar a los 6000ºC

El sistema Tierra tiene diferentes subsistemas que interactúan

• Geosfera
• Hidrosfera
• Atmósfera
• Criosfera (agua congelada, a veces se trata en modelos climáticos)
• Biosfera

Ejemplo, sobre la temperatura superficial de la Tierra intervienen estos subsistemas
- Efecto invernadero por CO2 y metano atmosféricos (Unos 15 a 20ºC superior a la radiación solar en actualidad)
- Efecto albedo - Reflexión de la radiación. Implica a las masas de hielo fundamentalmente, también nubes y vegetación
- Agua en la atmósfera aumenta albedo en nubes pero aumenta efecto invernadero
- Polvo atmosférico por contaminación, volcanes incendios, viento aumenta el albedo
- Volcanes tiene efectos contrarios, inyección de polvo aumenta el albedo, CO2 aumenta efecto invernadero
- Variaciones de la radiación solar por excentricidad y cambio de eje de giro
- Seres vivos consumen CO2 y lo secuestran en carbones y calizas. Son los responsables del oxígeno atmosférico y parte del nitrógeno. El oxígeno forma la capa de ozono.

Desde su formación hace 4.500 millones de años la Tierra ha sufrido diversos cambios
En algunos aspectos los cambios han sido poco importantes, en otros han sido drásticos.
Algunos cambios se han producido en varias mocasiones, otros han sido dirigidos en un sentido.

Desde el punto de vista astronómico la Tierra a penas ha cambiado.

• Su periodo de traslación, y masa, son prácticamente iguales
• La rotación se ha relentizado algo como consecuencia de de la atracción lunar, y la Luna se ha ido alejendo y disminuyendo la intensidad de las mareas, pero estos efectos no han sido muy importantes
• La radiación solar ha ido aumentando entre un 10 a un 30% menor al inicio que ahora
• Impactos de meteoritos han idos disminuyendo dede el periodo hádico

Tectónica

Desde el punto de vista tectónico la tierre siempre ha sido activa por el calor interno

• El ritmo de la tectónica de placas ha sido parecido desde los últimos 3000 millones de años, es posible que antes fuera diferente
• La corteza continental terrestre tuvo un periodo de formación importante hace 3500 a 4000 millones de años.
• Siempre parece haber tenido un campo magnético importante

La hidrosfera apareció desde los primeros momentos de formación del planeta por destilación interna e impactos cometarios.

• Su composición en sales ha variado especialmente debido al ambiente más o menos reductor.
  Antes FeO solubles. ahora materia orgánica en forma de seres vivos y restos.
• Cambios de nivel importantes a escala planetaria aunque no por cantidad de agua sino por distribución.
  Muchas dorsales activas, mares menos profundos, invasión de la superficie continental
  Periodos glaciares disminución de nivel por hielo en los continentes.

La atmósfera ha cambiado considerablemente

• No está clara la composición inicioal pero seguro que no O2, mayoritariamente N2 y bastante CO2 se discuten otros gases
• El O2 es de origen biológico y ha ido aumnetando a lo largo del tiempo. Posible máximo en el carbonífero
• Puede que parte del N2 sea de origen biológico
• El secuestro ce CO2 tienen importancia las plantas y los organismos con esqueleto calcáreo

Se ha mantenido dentro de unos márgenes estrechos, pero ha habido cambios globales y de distribución

• Periodos glaciares en el precámbrico, carbonífero y actual
• Aistamiento térmico del polo sur en la actualidad en otros periodos menos fríos

Han cambiado considerablemente

• Cianobacterias y plantas han producido O2 y consumeido CO2 atmosféric
• Plantas superiores disminuyen considerablemente el ritmo de erosión continental. Es posible que modificaran el albedo
• Microorganismos marinos y corales forman depósitos calcáreos

Han cambiado considerablemente el planeta en un periodo muy corto

• Disminución de la biodiversidad
• Aumento de CO2 atmosférico
• Deforestación
• Contaminación