2. Interacciones en los subsistemas

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Imágenes bajo licencia de Creative Commons: Volcán, autor:G.E. Ulrich

 

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto

Pulsa sobre cada tipo de interacción y comprueba si has realizado correctamente la investigación. Lee la explicación más abajo de cada una de ellas.


Biosfera-Atmósfera:

Los organismos autótrofos , mediante la fotosíntesis, y los heterótrofos con la respiración, intercambian constantemente gases con la atmósfera. Gracias a ambos procesos, los seres vivos nos nutrimos y obtenemos energía.

Biosfera- Geosfera:

Las plantas absorben sales minerales del suelo, que junto con el CO2, producen materia orgánica, parte de la cual será consumida posteriormente por los animales que se alimenten de ellas. Los restos de animales y plantas terminarán siendo descompuestos a materia inorgánica devuelta al suelo.

Hidrosfera- Atmósfera:

En el ciclo del agua, ésta es trasvasada continuamente entre hidrosfera y atmósfera mediante la evaporación y las precipitaciones. Ambos procesos son especialmente intensos en regiones tropicales, como el caso de la tormenta sobre el mar que aparece en la animación.

Hidrosfera – Geosfera:

La hidrosfera ejerce un importante papel como agente geológico externo sobre la geosfera, modificando el relieve. En la animación se muestra cómo el oleaje va erosionando y modelando un acantiado.

Geosfera_ Atmósfera:

Parte de la energía interna de la geosfera es liberada al exterior en las erupciones volcánicas, que expulsan materiales a la corteza y vapor de agua y gases como el CO2 a la atmósfera. Así se formó la atmósfera primitiva en las primeras fases del planeta.

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Hemos comprobado cómo las distintas capas se relacionan entre sí, intercambiando materia y energía en este proceso.

El ser humano forma parte del sistema biosfera, no obstante, su influencia sobre las distintitas capas ha ido creciendo con el tiempo, pudiendo considerar un sistema más. Las interacciones del ser humano con el resto de sistemas es frecuente, y por desgracia, negativa en muchos de los casos.

Vamos a darnos una vuelta por los alrededores del pueblo y observemos algunas de estas relaciones.

Pulsa sobre las flechas que aparecen en la zona de estudio y analiza, para cada caso, el tipo de capa sobre la que se actúa y la interacción resultante.


Sistemas

Se denomina Sistema a un conjunto de elementos que presentan entre ellos suficientes interacciones para formar un todo relativamente coherente y homogéneo, pero que también puede ser separado de otros sistemas sencillos. Los elementos o componentes están interrelacionados.

Según esta definición, consideramos un sistema a la totalidad de nuestro planeta, pero también un ser vivo como una bacteria puede ser considerado un sistema.

Dichos sistemas se consideran complejos ya que no están formados por la suma simple de sus componentes, sino que en entre ellos se establece un conjunto complejo de interrelaciones que influyen en el comportamiento global del sistema. Así, por ejemplo, un organismo humano es más que la suma de un corazón, unos pulmones, unos riñones, etc., ya que el funcionamiento de cada uno de ellos va a estar influido por los demás de una forma muy compleja.

Los sistemas con el paso de tiempo tienden a “degradarse”, es decir, a aumentar su entropía (medida del grado de desorden de un sistema). No obstante, los ecosistemas son sistemas que se mantienen ordenados con el paso del tiempo ya que están recibiendo energía de forma constante, lo que impide esta “degradación”, aunque a costa de aumentar el desorden general del Universo que es el que aporta la energía (Segunda Ley de la Termodinámica).

Un sistema puede tener unos límites precisos o bien una zona llamada interfase, que lo separa del entorno circundante de otros sistemas, de tal manera que no se sepa con certeza si un determinado elemento o red pertenece o no al sistema.

Como hemos visto, el suelo es la interfase entre los subsistemas de la Tierra, contiene partículas sólidas, líquidas y gaseosas, y en él se asienta la vida. En las zonas de interfases se dan la mayoría de las interacciones por la proximidad entre los componentes, aunque hay excepciones como las reacciones químicas entre gases contaminantes que, al elevarse en la atmósfera y variar las condiciones de presión y temperatura, pueden reaccionar entre ellos de modo imprevisible.

Según las entradas de materia y energía que se produzcan, podemos hablar de distintos tipos de sistemas:

  • Sistemas Abiertos: son aquellos en los que se producen intercambios de materia y energía más allá de sus límites establecidos. Una persona, cualquier ser vivo, constituye un sistema abierto. Los subsistemas terrestres son abiertos y entre ellos se producen continuos intercambios de materia y energía.

  • Sistemas Cerrados: son sistemas en los que no se produce entrada alguna de materia, y sólo se intercambia energía con el exterior. Un planeta en su totalidad se considera para su estudio como un sistema cerrado.

  • Sistemas Aislados: en lo cuales no se intercambia materia ni energía alguna con el exterior. Una galaxia, una región del Universo que pueda considerarse aisladamente para su estudio.

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Para saber más

¿Conoces las ecosferas? Se trata de un ecosistema cerrado desarrollado por la NASA y consistente en un entorno en el que sólo se reciben aportes de energía del sol, que permite crecer a las algas, de las que se alimentan y obtienen oxígeno pequeños camarones, que a su vez, producen CO2 y también materia orgánica. Cualquier alteración como una subida brusca de temperatura lo desequilibra y acaba con todo el ecosistema.

 


Imagen de Mäi en Flickr bajo licencia creative common

 


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Curiosidad

Imagen publicada por la Agencia Espacial Europea que muestra una representación de la basura generada por restos de satélites y chatarra procedente de las misiones espaciales. De hecho, ha de ser considerada para calcular las trayectorias de los nuevos satélites que se vayan a lanzar.

¿Sabías que la basura espacial ocupa un 20% de órbita?

"En este momento hay entre 600 y 700 satélites en funcionamiento, y sin embargo las agencias espaciales vigilan la trayectoria de unos 9000 objetos fabricados por el hombre. La conclusión es clara: el 93% de los objetos que se siguen desde tierra son basura espacial, restos inútiles de los 5500 satélites que han sido puestos en órbita desde el lanzamiento del Sputnik en 1957". Agencia Espacial Europea. Septiembre 2004


Dinámica de sistemas

Cuando los componentes de un sistema están integrados, y los flujos de información, materia y energía de un sistema cooperan, surgen propiedades emergentes, es decir, nuevas características del conjunto respecto a la acción individual de los componentes. Estas propiedades muchas veces son imprevisibles.

En los modelos de sistemas se establecen relaciones de causa efecto entre los componentes. Se representan en diagramas de flujo y pueden ser relaciones simples o complejas (bucles de retroalimentación o feedback).

Un ejemplo de este tipo relaciones de retroalimentación entre la geosfera y la biosfera ocurre con la relación entre las plantas y erosión del suelo en una pendiente:

Los vegetales retienen el agua de las precipitaciones y sus raíces mantienen unidas las partículas del suelo. Si se producen incendios o deforestaciones y la vegetación desaparece, no se retendrá el suelo cuando haya precipitaciones. Las plantas mantienen el suelo, que a su vez, es su sustrato, y la alteración de uno de los factores implica desequilibrio en todos ellos.

 


 

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Curiosidad

LA TEORÍA DEL CAOS Y EL EFECTO MARIPOSA

El meteorólogo Edward Lorenz acuñó estos términos para referirse a la complejidad de los sistemas, en los que cualquier variación de las condiciones iniciales variará toda la experiencia.

Dos mariposas
Fuente propia

 

"Si un meteorólogo que cree haber logrado un pronóstico exacto del comportamiento de la atmósfera en el largo plazo, no tuvo en cuenta el aleteo de una mariposa en el otro lado del planeta, su pronóstico será erróneo, ya que ese simple aleteo podría introducir perturbaciones en el sistema que modifiquen el comportamiento esperado"

 Las interacciones entre los distintos sistemas son tan complejas, que es imposible considerar todas las variables, ya que la actividad de cualquiera de las capas afecta a las demás, y una alteración en una de ellas, puede llegar a desencadenar cambios mayores en la totalidad.


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Una vez que has visto ejemplos de distintas interacciones entre capas, ¿qué capa crees que interacciona más, situándose en la interfase de todas ellas?. Razona la respuesta.

 

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Para saber más

LA TEORÍA DE GAIA

Fue en 1969 cuando el investigador británico James Lovelock expuso su desconcertante hipótesis: "la tierra es un ser vivo creador de su propio hábitat". Esta idea ha ido cobrando más aceptación entre la comunidad científica.

A esta teoría la llamó Gaia por la diosa de la tierra, conocida como GEA en la mitología griega.

En su hipótesis inicial, Lovelock definió Gaia como una entidad compleja que implica a la biosfera, atmósfera, océanos y tierra; constituyendo en su totalidad un sistema retroalimentado que busca un entorno físico y químico óptimo para la vida en el planeta.

El científico afirmaba la existencia de un sistema de control global de varios factores como la temperatura, composición atmosférica y salinidad oceánica.

Sus argumentos eran:

La temperatura global de la superficie de la Tierra ha permanecido constante, a pesar del incremento en la energía proporcionada por el Sol.

La composición atmosférica permanece constante, aunque debería ser inestable.

La salinidad del océano permanece constante.

El pH de la tierra también se mantiene debido a que la acumulación de ácidos se neutraliza con los productos nitrogenados alcalinos que excretan los seres vivos.

En teoría, tendría que haber mayores fluctuaciones de temperatura, cantidad de oxígeno atmosférico, y otras variables que, sin embargo, se ven atenuadas por la acción de los seres vivos y otros procesos terrestres.


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Actividad de Lectura

Este párrafo pertenece a uno de los últimos libros de James Lovelock, padre de la teoría de Gaia; La venganza de la Tierra.

"Hemos crecido en número hasta tal punto que nuestra presencia afecta al planeta como si fuéramos una enfermedad. Igual que en las enfermedades humanas, hay cuatro posibles resultados: destrucción de los organismos invasores que causan la enfermedad; infección crónica; destrucción del hospedador; o simbiosis, es decir, el establecimiento de una relación perdurable mutuamente beneficiosa entre el hospedador y el invasor."


¿Crees correcto considerar los impactos de la especie humana en el planeta como una enfermedad?


AV - Pregunta Verdadero-Falso
Con la información que has obtenido sobre los subsistemas, decide si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
La primera capa en formarse fue la atmósfera.
Verdadero Falso
La geosfera es un sistema cerrado.
Verdadero Falso     
En los modelos de sistemas las relaciones entre sus componentes son siempre complejas.
Verdadero Falso
La interfase no es un límite entre dos sistemas.
Verdadero Falso     
La biosfera ejerce grandes cambios en los demás subsistemas.
Verdadero Falso