3. Interacciones entre subsistemas terrestres.

LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
TEMA 1
TEMA 1. LA TIERRA Y EL MEDIO AMBIENTE
1. El medio ambiente.
a. Concepto
b. Métodos de estudio.
c. Componentes: las capas terrestres.
2. La Tierra como gran sistema
3. Interacciones entre subsistemas terrestres.
4. La hipótesis Gaia.
1. El medio ambiente.
El término medio ambiente no es muy afortunado. Procede de una mala traducción
del término anglosajón environment. En español sería preferible utilizar entorno o
simplemente ambiente pero ha calado profundamente en nuestra terminología y es
difícil cambiarlo.
1a. Concepto
Este concepto adquiere diferentes matices según quien lo defina:
Según la definición dada en la conferencia de las Naciones Unidas para el Medio
Ambiente Humano celebrada en Estocolmo en 1972, 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".
Según la Constitución Española, es “el conjunto de recursos naturales (aire, agua,
suelo, fauna, flora) por cuya utilización racional deben velar los poderes públicos,
incluyendo, además, a la relación que el hombre establece con dichos recursos”.
Según la Directriz 85/337 (1985) de la Comunidad Económica Europea, es el
"Sistema constituido por el hombre, la flora, la fauna, el suelo, el aire, el agua, el
clima, el paisaje, los bienes materiales, el patrimonio cultural y las interacciones
entre todos estos factores".
Desde una perspectiva puramente económica es “una fuente de recursos naturales,
un soporte de actividades productivas y un receptor de desechos y residuos”.
Para un ecólogo es “la suma de todos los factores físicos y biológicos que actúan
sobre un individuo, una población o una comunidad”.
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1b. El estudio del medio ambiente.
A la hora de enfrentarse al estudio de un fenómeno o proceso, los científicos pueden
actuar de dos maneras:

Con un enfoque reduccionista, que consiste en dividir el objeto de estudio en
sus componentes más simples. Se pretende conocer el todo mediante el estudio
detallado de cada una de sus partes; una vez conocidas las propiedades de las
partes, las propiedades del objeto estudiado se deben manifestar por sí solas.
La ciencia clásica, hasta el siglo XX, ha sido fundamentalmente reduccionista, y
este enfoque ha sido muy eficaz, especialmente en Física. Sin embargo, en disciplinas que se ocupan del estudio de objetos o procesos complejos (seres vivos,
sistemas sociales, ecosistemas, etc.), pronto se vio que era insuficiente.

Se hizo necesario un enfoque sintético u holístico, donde el estudio por separado de las partes es tan importante como las relaciones entre ellas. Esta visión no
era nueva, ya había sido enunciada por Aristóteles: «el todo es más que la suma
de las partes».
El enfoque holístico proporciona la posibilidad de estudiar las llamadas propiedades
emergentes que surgen a partir de las interacciones entre las partes. Estas propiedades no están presentes en las partes por separado (la vida es una propiedad
emergente que surge de las interacciones entre las partes de un ser vivo).
Con el objetivo es integrar el análisis y la síntesis en un método que permita estudiar procesos complejos, en la década de los años treinta del siglo pasado, Ludwig
von Bertalanffy publicó la teoría general de sistemas, que pretende, en esencia,
comprender de forma global los procesos que rigen el funcionamiento de los
sistemas.
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Considera que los componentes o elementos que forman un sistema deben ser estudiados de modo particular, pero sin perder de vista la unidad o el todo del que forman parte y las relaciones que mantienen estos elementos entre sí. En otras palabras, la teoría de sistemas no descarta, por tanto, el análisis de las partes, pero
considera fundamental y necesario el de las relaciones para el conocimiento de síntesis final.
En un lago, podríamos definir de forma sistemática todas las características físicas,
químicas y biológicas que tuviera, pero no las relaciones que se establecen entre
unas y otras cuando se produce una modificación de los parámetros tanto orgánicos
como inorgánicos, como ocurre mediante el estudio de forma sistémica.
Las características de un sistema se resumen en el siguiente cuadro:
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1c. Componentes del medio ambiente: Las grandes capas
terrestres.
Consideramos al planeta Tierra formado por unas “esferas o compartimentos”
(Sistemas) interrelacionados entre si: geosfera, atmósfera, hidrosfera y biosfera.

Geosfera: está formada por la zona superficial sólida del planeta, en la que el
suelo es la parte de la materia que sustenta la vida terrestre. La modifica la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera (agentes de la fase externa del ciclo geológico).

Atmósfera: es la capa de gases que envuelve la Tierra y que la protege del exceso de radiaciones ultravioletas. Está constituida por N2, O2, H2, CO2, vapor de
agua, partículas de polvo y otros elementos y compuestos. Por sus características gaseosas y de temperatura, permite la vida en la Tierra.

Hidrosfera: es el conjunto de masas de agua del planeta, bien sean superficiales
o subterráneas, continentales u oceánicas.
En ella viven multitud de especies, algunas de las cuales están en peligro de extinción por sobreexplotación, contaminación, etc.
Biosfera: es el conjunto de seres vivos que pueblan la Tierra.
2. La interacción entre las capas: la Tierra como un gran sistema.
La Tierra es un gran sistema global, como se muestra en el esquema, basado en los
siguientes conceptos:
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
El sistema Tierra es una pequeña parte del sistema solar dentro del universo.

El sistema Tierra está compuesto de los siguientes subsistemas que interactúan
entre sí.

Los subsistemas terrestres están en constante evolución, y cambian e interaccionan a través de los procesos naturales y ciclos.

Los procesos naturales terrestres actúan siguiendo periodos de tiempo que van
desde miles de millones de años hasta fracciones de segundo.

Un buen conocimiento de los subsistemas favorece un uso adecuado de los recursos naturales.
3. Interacciones entre subsistemas terrestres.
3.1. Interacciones entre la atmósfera y la hidrosfera.
El agua se desplaza permanentemente desde un subsistema a otro (evaporación 
precipitación  escorrentía) dando lugar al ciclo hidrológico.
Las diferencias de temperatura en la atmósfera regulan el régimen de vientos y el
transporte de agua de los océanos a los continentes.
La diferente composición, salinidad, temperatura y densidad del agua oceánica
originan corrientes oceánicas e influyen el el clima terrestre a través de la atmósfera.
3.2. Interacciones entre la atmósfera y la geosfera.
Los gases atmosféricos como el nitrógeno, el CO2, el vapor de agua, …, proceden
de la geosfera, a través de las emisiones volcánicas que se han sucedido a lo largo
de la historia de la Tierra.
La atracción gravitatoria generada por la geosfera es la responsable de la
estratificación química atmosférica, y en su momento impidió que la incipiente
atmósfera fuera arrastrada por los vientos solares.
Las variaciones en los movimientos de la Tierra, especialmente los cambios en la
inclinación de su eje, están posiblemente relacionados con los cambios climáticos
globales que se deducen de la historia geológica de la Tierra.
Los gases atmosféricos provocan la alteración química de las rocas de la corteza
terrestre mediante el proceso de meteorización química. Igualmente sucede con los
cambios climáticos propiciados por la dinámica atmosférica, responsables de la
alteración física de las rocas o meteorización física.
3.3. Interacciones entre la geosfera y la hidrosfera.
Al igual que en la atmósfera, buena parte del agua que forma la hidrosfera
proceden de la geosfera, consecuencia de las emisiones.
El agua, como agente geológico externo, es responsable de los procesos de
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erosión, transporte y sedimentación en los continentes: modela el paisaje y disuelve
minerales y rocas
Las corrientes marinas y las características químicas del agua influyen en la
formación de sedimentos marinos:

en la interfase costera origina flechas, tómbolas, playas, …

En los fondos oceánicos pericontinentales aporta los materiales que darán
origen a las rocas sedimentarias.
La hidrosfera interviene de manera decisiva en la génesis del suelo, como
disolvente universal y agente de transporte de los productos entre sus diversos
horizontes
3.4. Interacciones entre la Biosfera y los demás subsistemas.
Todos los organismos viven sometidos a la acción de la geosfera, la hidrosfera y la
atmósfera, que aportan las condiciones ambientales y la materia necesaria para su
existencia. Esta dependencia se manifiesta en las cadenas tróficas: las plantas necesitan el dióxido de carbono y la luz solar procedentes de la atmósfera, el agua y
las sales minerales del suelo para convertir materias primas en glúcidos mediante la
fotosíntesis. La vida animal, a su vez, depende de las plantas en una secuencia de
vínculos interconectados a través de redes tróficas.
A su vez, influye en todos los demás subsistemas: la humanidad es capaz de modificarlos profundamente.
4. Hipótesis Gaia
Hay autores como J. E. Lovelock y L. Margulis, entre otros, que sostienen que los
seres vivos (o en su conjunto, la biosfera) adquirieron la capacidad de controlar el medio ambiente global para cubrir sus necesidades. Así, desde una perspectiva holística, la biosfera es algo más que un catálogo de especies, es una entidad con propiedades mayores que la suma de sus partes.
Esta enorme criatura hipotética, con la poderosa capacidad de renovar el aire del
planeta entero, y por tanto, con capacidad homeostática para regular los procesos
relacionados con la vida, ha sido denominada Gaia, y es la personificación griega de
la Madre Tierra, que se corresponde a lo que denominaríamos técnicamente como
un sistema cibernético biológico con tendencias homeostáticas.
Entre los argumentos que apoyan la hipótesis destacan:

La biosfera regula la concentración de oxígeno atmosférico. Una concentración del 21 % es la ideal para la existencia de los árboles y de otras muchas criaturas.

La composición química de la atmósfera terrestre (79 % de N2) es anómala
respecto de Venus (1,7 % de N2) y Marte (2,7 % de N2). Cabría esperar que el nitrógeno formara un compuesto más estable; no el N2, sino el ion nitrato (NO3 ).
La conversión del ion nitrato en nitrógeno gaseoso es un proceso «cuesta arriba»
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(se necesita gasto de energía), lo cual requiere la presencia de vida.

La temperatura media de la Tierra se ha mantenido constante a través del
tiempo. El Sol, como otras estrellas similares, ha ido aumentando en luminosidad desde su origen. Se cree que hace 4.000 millones de años era un 30 % menos luminoso que en la actualidad. De este modo se presenta una paradoja: la
energía liberada por el Sol era más débil en el pasado, mientras que la temperatura media de la Tierra parece haber permanecido dentro de ciertos límites. Esto
solamente se puede explicar haciendo intervenir un sistema controlador como la
biosfera.

Los gases de la atmósfera tienen un origen principalmente biótico, y la
constancia de sus concentraciones se ha mantenido por mecanismos sensores y
de control dentro de la biosfera.
La Cibernética es la ciencia que se ocupa de los sistemas de control y de comunicación en las
personas y en las máquinas.
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Preguntas cortas de Selectividad
1. ¿Qué se entiende por medio ambiente?
2. Mencione las interacciones entre la atmósfera y la hidrosfera.
3. Mencione las interacciones entre la atmósfera y la geosfera.
4. Mencione las interacciones entre la geosfera y la hidrosfera.
5. Realice un esquema de la Tierra como sistema.
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