El Planeta Tierra Como Ecosistema

EL PLANETA TIERRA COMO SISTEMA

2.1. ¿QUÉ ES UN SISTEMA?

Un sistema, en una manera muy general, puede ser definido como una parte del universo, que puede ser aislado para propósitos de observación y estudio (Botkin & Keller, 1995). Algunos sistemas pueden ser físicamente aislados; por ejemplo, substancias químicas en un tubo de ensayo, un pequeño invernadero, o ellos pueden ser aislados en nuestras mentes o en una base de datos de un compu t a d o r. En otro sentido, un sistema puede ser ideado como un conjunto de componentes o partes que funcionan en conjunto y actúan como un todo. Un simple organismo puede ser pensado comoun sistema, como puede serlo una planta de tratamiento de aguas servidas, una ciudad, un río, una laguna, o incluso una pieza de nuestra casa (living, el dormitorio etc.). En una escala muy diferente,nuestro planeta Tierra también es un sistema (Figura 2.1). De particular interés e importancia, son los sistemas globales relacionados con el balance energético de la Tierra y el ciclo geológico global.

Figura 2.1. La Tierra como un sistema.

Para la búsqueda de soluciones a los problemas ambientales, a menudo es necesario la comprensiónde un sistema y las tasas de cambios que ocurren en él. En ciencias ambientales debemos amenudo tratar con una variedad de sistemas que varían de lo simple a lo complejo. Considerando cómo enfocamos los problemas ambientales, nosotros debemos ser capaces de entender los sistemas y cómo las diversas partes de los sistemas interactúan entre ellas.

Los sistemas pueden ser abiertos o cerrados. Un sistema es abierto en relación a factores de intercambio con otros sistemas. El océano, por ejemplo, es un sistema abierto en relación a la masa de agua que lo constituye, la cual intercambia con la atmósfera. Un sistema es cerrado en relación a algunos factores que no intercambian con otros sistemas. La Tierra es un sistema abierto en relación a la energía (solar) y es un sistema cerrado en consideración a la materia que contiene.

Los sistemas responden a entradas (“inputs”) y salidas (“outputs”) (Figura 2.2). Nuestro cuerpo,

por ejemplo, es un sistema complejo. Si estamos cerca de otro sistema, como puede ser por ejemplo un reptil, su sola presencia puede significar un estímulo que nos puede hacer reaccionar con miedo y ponernos sudoroso, lo cual se produce por un incremento de los niveles de adrenalina

en nuestra sangre, incrementándose los pulsos del corazón. La respuesta de alejarnos del reptil

es una salida.

El “Diccionario de la Real Academia de la Lengua”, define como sistema a “un conjunto de cosas

que ordenadamente relacionadas entre sí contribuyen a un determinado objetivo”; el diccionario

“ Webster”, define al sistema como “un grupo de unidades de tal manera combinados que forman

un todo y operan como una sola unidad”. Odum (1983), en su obra, “Systems Ecology”, amplia el

concepto indicando que “un sistema es un grupo de partes que están interactuando acordes a determinados tipos de procesos, que deben ser visualizados como bloques de componentes con algunas clases o tipos de conexiones entre ellos y que “ los sistemas son partes de otros sistemas”.

Figura 2.2. Entradas y salidas en los sistemas (esquema)

2.2. LA RETROALIMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS (“FEEDBACKS”).

Una clase especial de respuesta de un sistema, llamada retroalimentación (“feedback”), se presenta cuando una salida (output) del sistema también sirve como una entrada (input) y conduce

a cambios en el estado de un sistema (Figura 2.3). Un clásico ejemplo de retroalimentación (feedback) de un sistema es la regulación del cuerpo humano a de la temperatura. Si salimos de casa hacia un área asoleada, nos acaloraremos, el incremento de la temperatura afectará nuestra percepción sensorial (input). Si estamos bajo el sol, nuestro cuerpo responde fisiológicamente, los

poros de nuestra piel se abren, y nos enfriaremos a través del agua que sale de nuestros poros,

por evaporación. También podemos asumir una respuesta de comportamiento, cuando nos sentimos acalorados vamos y nos ponemos bajo la sombra, para que nuestra temperatura regrese al estado normal. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa, que significa que la respuesta

del sistema es en sentido contrario a la dirección del output (un incremento de la temperatura

conduce a un posterior decrecimiento en la temperatura). Con un “feedback” positivo, un incremento en salidas conduce a un posterior incremento de las salidas del sistema. Un incendio

forestal es un ejemplo de una retroalimentación positivo. La madera del bosque puede comenzar

a calentarse de a poco al inicio del incendio y no arder bien, pero cuando el fuego ya se ha

iniciado, la madera boscosa cerca de las llamas arderá y comenzará a quemarse, y así hasta alcanzar a transformarse en un gran incendio.

Los “feedback” negativos, son generalmente deseables debido a que estabilizan, usualmente

conducen al sistema que permanezca en una situación constante o estacionaria. Los “feedback”

positivos, algunas veces llamados círculos viciosos, son desestabilizantes. Una situación seria y

compleja puede suceder cuando el uso que hacemos de nuestro ambiente conduce a un “feedback” positivo. Por ejemplo, aquellos vehículos que se salen de los caminos y transitan sobre el suelo, son un “feedback” positivo para la erosión por destrucción de la cubierta vegetacional,

desnudamiento del suelo, exposición directa de éste a la lluvia con el consiguiente arrastre del

suelo y sedimento.

2.3. EL CONCEPTO DE LA UNIDAD AMBIENTA L .

La discusión relativa a “feedbacks” positivos y negativos introduce un concepto fundamental en

ciencias ambientales, que es “la unidad ambiental”. La unidad ambiental significa que es imposible

hacer algo que implique sólo a una simple cosa o sólo a un elemento de un todo; ya que

de cualquier manera todo afecta a cualquier otra cosa u objeto (Figura 2.4). Ciertamente, esto

no es absolutamente verdadero; la extinción de especies de anfibios en Sudamérica, por ejemplo;

es improbable que cambie las características del caudal en los ríos de la Plata o el Amazonas.

Pero por otra parte, muchos aspectos y elementos del ambiente natural están estrechamente

relacionados. Alteraciones o cambios en una parte de un sistema, a menudo tienen efectos secundarios o terciarios dentro de un sistema, o pueden afectar sistemas adyacentes e incluso sistemas remotos o muy lejanos.

Figura 2.3. La retroalimentación (“feedback) de los sistemas (esquema)

Ejemplos de lo expresado anteriormente, son los cambios de uso del suelo agrícola o forestal para

desarrollar proyectos urbanos. Estos proyectos significan pérdida de la vegetación, alteraciones

de los suelos, de la escorrentía superficial e incremento de la erosión, afectando finalmente

a los ríos que son los que reciben los sedimentos, disminuyendo sus lechos y aumentando el efecto de las inundaciones, cuando estos ríos ven incrementados sus caudales por efectos de fenómenos meteorológicos (precipitaciones). Otras interacciones son aquellas que se expresan entre los bosques, los caudales de los ríos y la diversidad íctica que estos últimos poseen (Figura 2.5). Cambios en los primeros llegan a afectar la diversidad biológica íctica de los sistemas fluviales, ya que estos sistemas se interconectan a través de flujos de materia y energía que se canalizan a través de diversos procesos físicos, químicos y biológicos. Incluso cambios en las especies que conforman los bosques, por ejemplo, la sustitución de bosques en algunas cuencas hidrográficas, bosques de especies nativas por plantaciones con especies introducidas, puede significar un cambio importante en la cantidad y tipo de materia orgánica que caen de estos árboles al agua de estos ríos, significando un tipo de alimento para la fauna del río muy diferente, generando en éste un cambio en la composición de la biota acuática.

Figura 2.4. Esquema conceptual de una unidad ambiental que representa los flujos e interacciones que se dan en una cuenca hidrográfica.

Figura 2.5. Interacciones entre sistemas terre s t res y a c u á t i c o s.

2.8. LA TIERRA COMO SISTEMA.

La Tierra es un planeta que ha sido profundamente alterado por los habitantes de ella, particularmente

la población humana. El aire, el suelo y el agua del planeta son muy diferentes a cuando

la vida no existía. En muchas maneras, la vida ayuda a controlar la conformación del aire, del

suelo, de los océanos y los sedimentos.

La vida interactúa con su ambiente físico en diversos niveles. Una simple bacteria en el suelo interactúa con el aire, el agua y las partículas de suelo que la rodea, dentro de una fracción de espacio de unos pocos centímetros cúbicos. Un bosque que se extiende por cientos de kilómetros,

interactúa con grandes volúmenes de aire, agua y suelo. Todos los océanos, toda la parte baja

de la atmósfera y toda la parte de la superficie de la Tierra, están afectadas por la vida o los organismos vivos como un todo.

En términos generales, la palabra biota es usada para referirse a todos los organismos vivientes,

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