Ctms unidad 1

UNIDAD 1: El estudio del MEDIO AMBIENTE1. LAS CIENCIAS DE LA TIERRA

“La Tierra único –de momento- planeta con vida”

“La Tierra es y modula la vida, y los seres vivos modulan y conforman, a lo largo del tiempo, el planeta que los acoge”

Lovelock (Hipótesis Gaia): Definición CCAA: planeta biosfera

Objetivo: Buscar soluciones a problemas globales y promover la educación

Matemáticas, filosofía, legislación, historia, geología, biología, medicina, farmacia, física, química, sociología, antropología,…

El ser humano como parte de la Tierra, debe participar en el mantenimiento de las delicadas redes que nos ligan al planeta Tierra: NUESTRA SUPERVIVENCIA DEPENDE

DEL CONOCIMIENTO QUE TENGAMOS DE LA TIERRA

Hipótesis Gaia (Letchworth)

Tierra = organismo vivo

¿Qué es el Medio AMBIENTE?

- Un enfoque tradicional lo entiende como un simple espacio en el que se desarrolla nuestra existencia pero del que no formamos parte

- Una visión económica o productiva lo define como una fuente de recursos naturales, un soporte de actividades productivas y un receptor de desechos y residuos

- Desde un punto administrativo-operativo, el m.a.es un sistema constituido por el ser humano, la flora y la fauna, el suelo, el aire, el agua, el clima, el paisaje, los bienes materiales, el patrimonio cultural y las interacciones entre todos los factores

¿Qué es el Medio AMBIENTE?

La Conferencia de las Naciones Unidas sobre el M.A.:

“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”

Componentes:- Físicos: relieve, Tª, agua

- Químicos: salinidad, Tª, pH, O2 y CO2

- Biológicos: relaciones entre ssvv

- Sociales: relaciones entre los seres humanos y con el medio que los rodea

2. TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS

Sistema (reunión o conjunto): “ aquello que funciona como un todo por la interacción de las partes organizadas que lo componen. De este modo las partes constituyen la unidad”

- Ejemplos: un sistema solar, un bosque, una comunidad de vecinos

- Conexiones: flujo de materia, energía e información

- Nivel de observación: diferentes escalas

(un ecosistema, un bosque, un árbol, una hoja… todo puede ser considerado sistema)

ESTUDIO DE LOS SISTEMAS:

Leyes de la Termodinámica

1ª) La energía ni se crea ni se destruye solo se transforma

2ª) La energía potencial del sistema en su estado final es siempre menor que la energía potencial del sistema en su estado inicial, la entropía (medida del desorden) aumenta

Todos los sistemas vivos han evolucionado hacia una mayor complejidad

- Y:

• É= mc2

• La técnica de observación modifica el sistema

• Las observaciones/efectos que apreciamos en un sistema se deben a multitud de causas que actúan de forma conjunta

• Cualquier sistema es independientes de los otros

• Cada subsistema interacciona con las otras partes del sistema al que pertenece, y lo efectos actúan sobre el sistema al completo

• Los sistemas tienden a la estabilidad

Microrresultados favorables pueden conducir a macrorresultados desastrosos: EFECTO MARIPOSA.

En el comportamiento de un sistema es imposible hacer predicciones

LÍMITES Y TIPOS DE SISTEMAS:

En termodinámica un “sistema” es “una porción del espacio y su contenido, dentro de una superficie que los separa del resto del universo y marca sus límites, a través de los cuáles se produce un intercambio de materia, energía e información”

• Sistema cerrado: solo intercambio de energía

(ordenador, central eléctrica,…)

• Sistema abierto: intercambio de energía y materia con el exterior

(un árbol, una ciudad, una clase, biosfera,…)

• Sistema aislado: no intercambio ni de energía ni de materia

• Sistema homogéneo: las mismas propiedades en cualquier punto

• Sistema heterogéneo: formados por diferentes fases o subsistemas

“Gracias a los intercambios de materia, energía y de información entre las partes de un sistema surgen del sistema PROPIEDADES EMERGENTES”

“UN TODO ES MÁS QUE LA SUMA DE SUS PARTES”

PROPIEDADES EMERGENTES

MATERIA Y ENERGÍA

ESTUDIO DE LOS SISTEMAS:

ENFOQUE REDUCCIONISTA O ANALÍTICO: trata de descomponer y analizar las partes de un todo, buscando lo más pequeño.

Insuficiente en el estudio de las ciencias de la Tierra

ENFOQUE HOLÍSTICO O SINTÉTICO: pretende analizar cómo funciona la totalidad de un sistema, integrando un gran número de variables

(más adecuada. Normalmente se utilizan los dos, complementándose)

MODELADO DE SISTEMA:Para estudiar un sistema se utilizan MODELOS, “representaciones simplificadas de la realidad”

Deben ser sencillos pero fieles a la realidad

Se trata de simular la realidad para estudiar los efectos al modificar las variables, ver los efectos y así elaborar predicciones, que ayuden a conocer mejor la realidad

• MODELOS DE CAJA NEGRA: Solo se estudian las entradas y salidas de materia, energía y de información

• MODELOS DE CAJA BLANCA: Estudian entradas, salidas y las interacciones, las conexiones interiores, las relaciones entre los posibles subsistemas

Hay que definir más factores: límites, componentes, variables internas y las relaciones de interacción.

DINÁMICA DE SISTEMAS:

En el modelado de sistema se busca establecer relaciones de causa-efecto:

• RELACIONES SIMPLES (UNIDIRECCIONALES):

POSITIVAS O DIRECTAS (a más comida más crece un animal, a menos comida menos crece)

NEGATICAS O INVERSA (a mayor cantidad de sal menor crecimiento vegetal, a menor cantidad de sal mayor crecimiento vegetal)

ENCADENADAS (a mayor horas de luz, mayor tasa fotosintética y mayor crecimiento animal)

• RELACIONES COMPLEJAS (INFLUENCIA ENTRE LAS VARIABLES):

Relaciones que forman un círculo, la primera relación causa-efecto está influida por la última causa-efecto: BUCLES DE RETROALIMENTACIÓN (FEEDBACK)

POSITIVAS (un negocio cuanto más se invierte más se gana y cuánto más se gana más se invierte)

NEGATIVAS (Homeostasis, inhibición de una enzima por exceso de producto)

3. EL SISTEMA TIERRA TIERRA: Sistema complejo y cambiante a lo largo de 4500 millones de años

-Sistema abierto, intercambio de energía e información con exterior

(salida materia: despreciable, entrada: meteoritos)

-Sistema estable: Tª 15 ºC

Modelo de caja negra:RADIACIÓN SOLAR RAD. INFRARROJA, RAD.

ELECTROMAGNÉTICA

RADIACIÓN SOLAR= E. ASIMILADA+ RAD. INFRARROJA Y ELECTROMAGNÉTICA

Modelo de caja blanca:

“ TODOS LOS SUBSISTEMAS ESTÁN ENTRELAZADOS”

E. ASIMILADA

ATMÓSFERAHIDRÓSFE

RA

GEOSFERABIOSFERA

PARÁMETROS DE LA TIERRA:

- Esfera achatada por lo polos con un diámetro de 6378 km

- Superficie irregular (geoide: disminución de radio desde el ecuador a los polos)

- Tª media= 15º C (interior a 6000 ºC)

- Distancia al Sol (150 106 millones de Km): permite agua líquida y vida en la superficie terrestre

- Órbita elíptica

- Eje rotación inclinado con respecto a la eclíptica

PRECESIÓN: MOVIMIENTO DEL EJE DE ROTACIÓN DESCRIBIENDO UN CONO CON VÉRTICE EN EL CENTRO DEL PLANETA (25800 AÑOS)

NUTACIÓN: LIGERO CABECEO EN LA ROTACIÓN (COMO UNA PEONZA, 18,6 AÑOS)

- Satélite: Luna (distancia 384000 km), disminución de la velocidad de rotación terrestre, mareas

EVOLUCIÓN DE

• LA ATMÓSFERA

• LA HIDROSFERA

• LA GEOSFERA

(LIBRO PÁGINA 15)

LA BIOSFERA: ELEMENTO CAMBIANTE Y MOTOR DE CAMBIOS

La biosfera es el elemento más característico, cambiante de la Tierra

“La biosfera se adaptó a las condiciones de la Tierra, y ésta sea adaptó a la presencia de los seres vivos”

-(Teoría de la panspermia: origen vida = extraterrestre)

-Origen vida: 3800m millones de años

ARN ADN PROCARIOTAS HERÓTROFOS –SOPA PRIMORDIAL

EUCARIOTA (SIMBIOSIS) PROCAR. AUTÓTROFO

- La historia de la vida se caracteriza por su plasticidad metabólica y genética, por su persistencia, por su habilidad para adaptarse a las diversas condiciones del planeta y por su lenta pero eficaz para adaptarse al medio

- GRANDES EXTINCIONES = EXPLOSIONES DE NUEVAS FORMAS DE VIDA

- ACTUALMENTE GRAN EXTINCIÓN MASIVA = ORIGEN SER HUMANO = CONSECUENCIAS IMPREVISIBLES

02

LA TIERRA COMO SISTEMA CLIMÁTICO:

- El clima es un ejemplo de las interacciones entre los diferentes subsistemas

- El clima sirve para medir la evolución de la Tierra = TIERRA SISTEMA CLIMÁTICO

- Muchos factores intervienen en el clima y lo modulan: el albedo, el efecto invernadero, la emisión de gases volcánicos, la proporción de los continentes, la actividad de los seres vivos,….

- El clima oscila entre varios estados pero se desconoce el origen

UN PROBABLE FINAL PARA EL SISTEMA:

- La Tierra y sus subsistemas no son eternos

- La Luna se alejará, los días y las noches aumentarán su duración, la Tierra girará más despacio, los océanos se evaporaran, la Atmósfera se hará más densa,…

- Irá habiendo pequeños cambios a los que se acomodarán las interacciones entre los sistemas.

- La sensibilidad del hombre ante la Tierra influirá en la evolución de nuestro planeta

4. EVOLUCIÓN DE LAS RELACIONES ENTRE LA HUMANIDAD Y EL MEDIO AMBIENTE

Desde el principio los seres humanos han sido elementos activos del sistema, sometido a sus cambios, a los factores limitantes y a la competencia.

FASE CAZADOR – RECOLECTORA (PRIMEROS HUMANOS – 10000 a. C.):

- Australopithecus, Homo erectus, Homo habilis, Homo sapiens: sometidos a las mismas reglas de la naturaleza que otros animales

- Paleolítico: cazadores y recolectores, competencia con otros animales

- Omnívoros, nómadas, fabricante de herramientas y analistas de las señales naturales.

- Intentan “ comprender y dominar la naturaleza” buscar refugios, encontrar agua, usar plantas medicinales…

- “Depredadores inteligentes” selecciona a su presa, medía efectos de sus actos sobre los recursos, … pero depende de la naturaleza

- Su presencia provoca la extinción de algunas especies (Mamut,..)

- Descubrimiento del fuego auténtica revolución pero supone la eliminación de zona boscosas ---- PRIMERAS TRANSFORMACIONES DEL MEDIO

FASE AGRÍCOLA-GANADERA (10000 a. C. mediados del s. XVIII):

- Hace 10.000 años clima más cálido, expansión de bosque

- Aparece la agricultura y la cría de animales

- Las poblaciones tienen suficiente alimento: AUMENTO DE LA POBLACIÓN, se humanizó la naturaleza

- Se seleccionan tanto los cultivos como los animales más rentables

- Abandono del nomadismo, primeros asentamientos estables

- Se desarrolla la tecnología y su capacidad de transformación: puentes, carreteras, ..

- Se descubren nuevos metales y aleaciones

- Hay una especialización de las tareas

- Nuevas necesidades: energía, agua, pastos (DEFORESTACIÓN)

- El clima se hace más seco (por la falta de arbolado, deterioro de los suelos,..) muchos desiertos europeos tienen origen en esta época

- Necesidad de metales: MINERIA (deterioro superficie planeta)

- Búsqueda de otras fuentes de energía

- Continúa crecimiento rápido de la población

FASE INDUSTRIAL- TECNOLÓGICA (mediados del siglo XVIII-actualidad):

- Invención de “máquina de vapor”

- Grandes necesidades energéticas:

Crecimiento productividad + reducción de la mano de obra = incremento consumo carbón vegetal y mineral

Búsquedas nuevas fuentes de energía = petróleo

- Combustible fósiles = contaminación atmosférica.

- La humanidad supera la capacidad de regeneración energética del sistema Tierra

- Petróleo, carbón y gas natural se agotan

- Soluciones no muy viable (energía de fisión, e. hidraúlica, e. térmica)

- Máximo crecimiento de la población

- Capacidad de carga del planeta está llegando al límite

- Grandes desigualdades económicas y sociales, “una pequeña parte de la humanidad consume de manera desorbitada los recursos de las zonas más deprimidas”

- La deforestación y la desertización son problemas ya observables desde el espacio

- El agua escasea y cada vez más contaminada

- Contaminación atmosférica máxima concentración

- Acumulación de desechos ha alcanzada límites no biodegradables

- Incremento efecto invernadero, extensión del agujero de ozono, CAMBIO CLIMÁTICO

- Monocultivos extensivos + pesticidas + reducción de masas forestales + erosión + destrucción de los suelos = pérdidas de biodiversidad

- Han mejorado las condiciones sanitarias

- Pero “mientras que el ser humano viaja por el espacio, una gran parte de la población del planeta aún se muere de hambre y sufre epidemias superadas en el mundo más desarrollado”

- SOLUCIÓN : UN NUEVO MODELO DE DESARROLLO SOSTENIBLE, BÚSQUEDA DE NUEVAS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES , pero es necesario un CAMBIO DE MENTALIDAD DE LA POBLACIÓN Y DE LOS POLÍTIVOS

ENTRE AD Y E

RECURSOS

Conjunto de elementos disponibles para satisfacer una necesidad física, fisiológica, socioeconómica, cultural, o para desarrollar un proyecto

(son accesibles, son proporcionan alimentos, energía,..pueden ser biológicos, geológicos, energéticos, cultural,…)

RESERVAS: cantidad total disponible de un determinado recurso. Implica la posibilidad de aprovechamiento y rentabilidad económica de su explotación

Capacidad de regeneración: renovables y no renovables

5. RECURSOS, RESIDUOS, IMPACTOS Y RIESGOS

RESIDUOS

Materia o energía inservible después de haber realizad una actividad.

Dependiendo de la época, la cultura y la tecnología, los residuos pueden dejar de serlo.

(suelen ser sólidos; los líquidos se consideran emisiones o vertidos; los energéticos son emitidos en forma de calor)-R. origen primerio: derivados tareas agrícolas y ganaderas, act. forestales, mineraría

-R. origen secundario: act. Industriales y de transformación (radiactivos, químicos)

-R. origen terciario: act. Humanas (basuras, aguas residuales, escombros, residuos sanitarios)

5. RECURSOS, RESIDUOS, IMPACTOS Y RIESGOS

La descarga de los residuos al medio produce “CONTAMINACIÓN”, la Tierra puede degradar los

compuestos biodegradables (derivados de elementos naturales), pero:

-La capacidad de carga se ha superado-la mayoría no son biodegradables, con una vida muy larga

IMPACTOS AMBIENTALES

-Modificación del medio ambiente que se produce como consecuencia de la actividad humana-Positivos: restauración de un ecosistema, reforestación

Negativos: deforestación, segmentación de los hábitats, pérdida de biodiversidad-Vulnerabilidad (fragilidad, sensibilidad) de un subsistema: necesario para evaluar I. A. (la fragilidad de los países frente al desarrollo de los países del norte)- Pueden ser globales (efectos invernadero, destrucción capa 03,..) regionales (pérdida de biodiversidad) o locales (contaminación de las aguas)

RIESGOS-Posibilidad de daño de cualquier tipo-Interesan los que afecta concretamente a las poblaciones humanas-Causas:•Riesgos naturales: causas naturales (volcán, terremoto, tsunami,..)•Riesgos antrópicos: causados por actividad humana (bomba nuclear, •Riesgos inducidos: naturales pero agravados por la actividad humana (las consecuencias del tsunami de Indonesia se agravaron por la gran erosión de las costas del Pacífico)-Valoración del riesgo depende de múltiples factores y condicionantes.- Investigar, prevenir, ordenación adecuada del territorio,.. Necesario para el ANÁLISIS Y REDUCCIÓN DE RIESGOS

Utilización de los recursos naturales + producción de residuos + impactos ambientales + desarrollo de industrias +

nuevos modelos de vida

AUMENTAN PROBABILIDAD DE CATÁSTROFES O RIESGO

PRECIPITAN ACONTECIMIENTOS NATURALES(conservación del monte previene de incendios)

Los desastres naturales azotan más a las poblaciones de escasos recursos (áreas más baratas y menos sometidas a controles y regulaciones) las posibilidades de respuesta ante una emergencia son menores y más lentas.

URBANIZACIÓN DESORDENADA + MALA INFRAESTRUCTURA + CIUDADES

EN ZONAS PELIGROSAS + CRECIMIENTO URBANOS EN SUELOS

NO APTOS

6. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL M.A.

- Es necesario para el estudio del m.a. técnicas que proporcionen una visión global del planeta.

- Ayudas para desarrollar modelos predicitivos

SATÉLITES ARTIFICIALES (envían información de la Tierra desde el espacio)

- S. Meteorológicos: condiciones atmosféricas

(geoestacionarios, rotan a la misma velociad que la T.)

- S. de recursos naturales: conocer características

de la superficie terrestre

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL

- GPS: Conjunto de satélites provistos con relojes

atómicos muy precisos, que sirve para fijar con

exactitud la localización.

Aplicaciones: cartografía, planificación territorio, localización de residuos, incendios

- SISTEMA GALILEO: Sistema de posicionamiento global de la Unión Europea.

Menor error que GPS

TELEDETECCIÓN

- Obtención de imágenes de la Tierra a través de distintos sensores, situados en plataformas aéreas o espaciales

- Se basa en la r. electromagnética que emiten/reflejan los objetos es recogida en un sensor y tratada digitalmente

• Fotografía aérea: aportan imágenes fácilmente

Interpretables. Ofrece imágenes instantáneas

“Visión estereoscópica” : se puede obtener imágenes

tridimensionales a partir de dos fot. Aéreas.

• Imágenes de satélites: las imágenes se almacenan

con matrices numéricas que posteriormente se

transformarán en imágenes por un tratamiento digital

PROGRAMAS INFORMÁTICOS DE SIMULACIÓN AMBIENTAL

Elaboran modelos predicitivos que tienen en cuenta todos los enfoques, variables, disciplinas que intervienen en los problemas ambientales

PROGRAMA TELEMÁTICOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONAL EN LA INVESTIGACIÓN AM.

- SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA: almacenamiento y tratamiento de datos (usos del suelo, veget…

- PROGRAMA CORINE: base de datos integradas sobre temas medioambientales más importantes del mundo

- PROGRAMA GLOBE: programa educativo para recoger información ambiental