Unidad I, contenido 1.2
Teoría de sistemas
La teoría general de sistemas o teoría de sistemas (TGS) es un esfuerzo de estudio interdisciplinario que trata de encontrar las propiedades comunes a entidades, los sistemas, que se presentan en todos los niveles de la realidad, pero que son objeto tradicionalmente de disciplinas académicas diferentes. Su puesta en marcha se atribuye al biólogo austriaco Ludwing von Bertalanffy, quien acuñó la denominación a mediados del siglo XX.
La Teoría General de los Sistemas (T.G.S.) propuesta, más que fundada, por L. v Bertalanffy aparece como una metateoría, una teoría de teorías, que partiendo del muy abstracto concepto de sistema busca reglas de valor general, aplicables a cualquier sistema y en cualquier nivel de la realidad.
Lo primero que hay que decir es que la Teoría General de Sistemas existe sólo como propósito, como programa de investigación teórica, sin que se pueda decir que la factibilidad de tal proyecto o la operatividad de tal metateoría estén demostradas.
La aproximación analítica está en el origen de la explosión de la ciencia desde el Renacimiento, pero no resultaba apropiada, en su forma tradicional, para el estudio de sistemas complejos y relativamente únicos.
Aunque la T.G.S. surgió en el campo de la Biología, pronto se vio su capacidad de inspirar desarrollos en disciplinas distintas y se aprecia su influencia en la aparición de otras nuevas. Así se ha ido constituyendo el amplio campo de la sistémica o de las ciencias de los sistemas, con especialidades como la Cibernética, la Teoría de la Información, la Teoría de los Juegos, la Toría del Caos. En algunas, como la última, ha seguido ocupando un lugar prominente la Biología.
Termodinámica:
1er principio: la materia y la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma
2do principio: la materia y la energía tiende a transferirse de estados poco organizados o simples a estados mas organizados o complejos y viceversa.
Entropía; viene del griego entrope que significa transformación o vuelta. Es un proceso mediante el cual un sistema tiende a consumirse, desorganizarse, morir. Se basa en la segunda ley de la termodinámica que plantea que la anización en los sistemas aislados (sistemas que no tiene intercambio de energía con su medio) los lleva a la degradación, degeneración, y desintegración, además establece que la entropía en estos sistemas siempre es creciente, y por lo tanto podemos afirmar que estos sistemas están condenados al caos y a la destrucción. La entropía está relacionada con la tendencia natural de los objetos a caer en un estado de desorden. Los sistemas tienden a buscar su estado más probable. Aunque la entropía ejerce principalmente su acción en sistemas cerrados y aislados, afecta también a los sistemas abiertos; éstos últimos tienen la capacidad de combatirla a partir de la importación y exportación de flujos desde y hacia el ambiente, con este proceso generan neguentropía (entropía negativa).
SISTEMAS:
ENTRADA PROCESAMIENTO SALIDA (ENERGIA)
LAS CADENAS TRÓFICAS:
Los vegetales son el alimento de los animales herbívoros, y éstos a su vez son consumidos por los carnívoros. Unos seres vivos se comen a otros y a eso se le llama cadena trófica o cadena alimentaria. Cada ser vivo ocupa su lugar en la cadena, su nivel trófico. El primer nivel es el productor, los seres fotosintéticos. El segundo nivel son los consumidores primarios, los herbívoros. El tercer nivel son los consumidores secundarios, los carnívoros. Y éstos a su vez podrían ser consumidos por un nivel cuaternario, los consumidores terciarios. Además existe otro nivel, el de los descomponedores, que se encargan de devolver al suelo la materia que fue adquirida por los vegetales para la fotosíntesis.
En las cadenas tróficas marinas u oceánicas existen productores: el fitoplancton y las algas microscópicas; consumidores primarios: el zooplancton o plancton animal; consumidores secundarios: Los peces de pequeño tamaño, crustáceos, moluscos, etc; consumidores terciarios: peces de mayor tamaño y descomponedores: bacterias que descomponen los restos de seres vivos.
LAS REDES TRÓFICAS
En la cadena trófica los individuos están ordenados linealmente y en ellas cada individuo se come al que le precede. Sin embargo, las relaciones tróficas en un ecosistema no son tan sencillas. Por lo general, un animal herbívoro se alimenta de más de una especie y además es fuente de alimentación de más de un consumidor secundario. Se forma así la red trófica que es el conjunto de cadenas tróficas interconectadas que pueden establecerse en un ecosistema.
EL CICLO DE LA MATERIA:
La materia que forma los seres vivos está formada por: materia inorgánica o mineral, donde encontramos al agua y las sales minerales y la materia orgánica que forma los seres vivos y entre los que se encuentran los azucares, las grasas y las proteinas.
Los productores transforman la materia inorgánica en orgánica por la fotosíntesis que pasarán de unos consumidores a otros en las cadenas tróficas. Cuando éstos y los productores mueren o eliminan de su cuerpo los productos de desecho estas sustancias devuelven al suelo la materia mineral con la participación de los descomponedores. De esta forma existe un ciclo de la materia en la naturaleza que permite el mantenimiento del equilibrio natural.
Ciclo de nutrientes, término genérico que designa el recorrido de cualquier sustancia esencial para la vida a través del medio ambiente físico y biológico. El ciclo de los nutrientes es un concepto básico en la ecología. Los ciclos de nutrientes esenciales incluyen los del carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el agua (véase Ciclo del carbono; Ciclo del nitrógeno). Hay otros muchos elementos y compuestos esenciales, aunque sólo sea en cantidades vestigiales. Véase también Nutrición humana.
TRANSFERENCIA DE MATERIA Y ENERGÍA EN LAS REDES TRÓFICAS. PIRÁMIDES TRÓFICAS:
La cantidad de materia que se encuentra en un ecosistema en un momento dado se llama biomasa. Esta cantidad se puede representar gráficamente por un rectángulo cuyo tamaño es proporcional al valor de la biomasa.
Si representamos toda la biomasa de la red alimentaria de forma gráfica, el resultado es una pirámide trófica. Al pasar de un escalón o nivel al siguiente, una parte de la materia orgánica se pierde, provocando una disminución en la cantidad de biomasa. Esta disminución es el resultado de la materia que gasta cada nivel en fabricar su propia materia y transformarla en energía y calor en el proceso de respiración.
El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar, poner en movimiento. Puede definirse como la capacidad para ejecutar un trabajo.
La energía como recurso natural
En tecnología y economía, una fuente de energía es un recurso natural, así como la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial y económico del mismo. La energía en sí misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios.
Unidad I, contenido 1.3
La Tierra como Sistema:
La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar, considerando su distancia al sol, y el quinto de ellos según su tamaño. Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida. La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.570 millones de años.
El 71% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua. Es el único planeta del sistema solar donde el agua puede existir permanentemente en estado liquidoen la superficie. El agua ha sido esencial para la vida y ha formado un sistema de circulación y erosión único en el Sistema Solar.
La Tierra posee un único satélite natural, la Luna. El sistema Tierra-Luna es bastante singular debido al gran tamaño relativo del satélite.
Forma de la Tierra
A efectos prácticos, especialmente geodésicos, se considera a la Tierra como un elipsoide
Circunferencia ecuatorial: 40.075.014 m
Circunferencia polar: 40.007.832 m
Radio de la esfera equivolumen: 6.371.000 m
Composición y estructura (%)
Hierro 34,6 oxigeno 29,54 silicio15,2 magnesio 12,7 niquel 2,4 azufre 1,9 titanio 0,05 y otros 3,65
La Tierra tiene una estructura diferenciada en diferentes capas. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y comportamiento geológico. Su naturaleza puede estudiarse a partir de la propagación de ondas sísmicas en el interior terrestre y a través de las medidas de los diferentes momentos gravitacionales de las diferentes capas obtenidas por diferentes satélites orbitales.
Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de la estructura terrestre:
El primero es el modelo geostático:
- Corteza. Es la capa más superficial y tiene un espesor que varía entre los 12 km, en los océanos, hasta los 80 km en cratones (porciones más antiguas de los núcleos continentales). La corteza está compuesta por basalto en las cuencas oceánicas y por granito en los continentes.
- Manto. Es una capa intermedia entre la corteza y el núcleo que llega hasta una profundidad de 2900 km. El manto está compuesto por peridotita. El cambio de la corteza al manto está determinado por la discontinuidad de Mohorovicic. El manto se divide a su vez en manto superior y manto inferior. Entre ellos existe una separación determinada por las ondas sísmicas llamada discontinuidad de Repetti (700 km).
- Núcleo: es la capa más profunda del planeta y tiene un espesor de 3475 km. El cambio del manto al núcleo está determinado por la discontinuidad deGutenberg (2900 km).
El núcleo está compuesto de una aleación de hierro y níquel y es en esta parte donde se genera el campo magnético terrestre. Éste se subdivide a su vez en el núcleo interno, el cual es sólido, y el núcleo externo, que es líquido. El núcleo interno está a su vez dividido en dos, externo (líquido) e interno (sólido, debido a las condiciones de presión). Esta división se produce en la discontinuidad de Lehman (5150 km). Tiene una temperatura entre 4000 y 5000 °C.
El segundo modelo de división de la estructura terrestre es el modelo geodinámico:
- Litosfera. Es la parte más superficial que se comporta de manera elástica. Tiene un espesor de 250 km y abarca la corteza y la porción superior del manto.
- Astenosfera. Es la porción del manto que se comporta de manera fluida. En esta capa las ondas sísmicas disminuyen su velocidad.
- Mesosfera. También llamada manto inferior. Comienza a los 700 km de profundidad, donde los minerales se vuelven más densos sin cambiar su composición química. Está formada por rocas calientes y sólidas, pero con cierta plasticidad.
- Capa D. Se trata de una zona de transición entre la mesosfera y la endosfera. Aquí las rocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera, pudiendo desembocar en un volcán.
- Endosfera. Corresponde al núcleo del modelo geoestático. Formada por una capa externa muy fundida donde se producen corrientes o flujos y otra interna, sólida y muy densa.
La hidrosfera
La Tierra es el único planeta en nuestro sistema solar que tiene una superficie líquida. El agua cubre un 71% de la superficie de la Tierra (97% de ella es agua de mar y 3% agua dulce), formando cinco océanos y cinco continentes.
La Tierra está realmente a la distancia del Sol adecuada para tener agua líquida en su superficie. No obstante sin el efecto invernadero, el agua en la Tierra se congelaría. Al principio el Sol emitía menos radiación que ahora, pero los océanos no se congelaron porque la atmósfera de primera generación de la Tierra poseía mucho más CO2 y por tanto más efecto invernadero.
En otros planetas, como Venus, el agua desapareció porque la radiación solar ultravioleta rompe la molécula y el ión hidrógeno, que es ligero, escapa de la atmósfera. Este efecto es lento, pero inexorable. Ésta es una hipótesis que explica por qué Venus no tiene agua. En la atmósfera de la Tierra, una tenue capa de ozono en la estratosfera absorbe la mayoría de esta radiación ultravioleta, reduciendo el efecto. El ozono protege a la biosfera del pernicioso efecto de la radiación ultravioleta. La magnetosfera también es un escudo que nos protege del viento solar. La masa total de la hidrosfera es aproximadamente 1,4×1021 kg.
La atmósfera
La Tierra tiene una espesa atmósfera compuesta en un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno molecular y 1% de argón, más trazas de otros gases como anhídrido carbónico y vapor de agua. La atmósfera actúa como una manta que deja entrar la radiación solar pero atrapa parte de la radiación terrestre (efecto invernadero). Gracias a ella la temperatura media de La Tierra es de unos 17 oC. La composición atmosférica de la Tierra es inestable y se mantiene por la biosfera. Así, la gran cantidad de oxígeno libre se obtiene por la fotosíntesis de las plantas, que por la acción de la energía solar transforma CO2 en O2. El oxígeno libre en la atmósfera es una consecuencia de la presencia de vida (de la vegetación) y no al revés.
Las capas de la atmósfera son: la troposfera (0-9/18km), la estratosfera (9/18-50km), la mesosfera(50/80km), la termosfera (80/90-600/800km), y la exosfera (600/800-2000/10000km). Sus alturas varían con los cambios estacionales.
La biosfera
La Tierra es el único lugar del universo que se conoce con vida hasta la fecha. Las formas de vida del planeta Tierra forman la "biosfera". La biosfera comenzó a evolucionar hace aproximadamente 3,5 mil millones de años (3,5×10 9). La Hipótesis Gaia o teoría de Gaia es un modelo científico de la biosfera terrestre formulado por el biólogo james Lovelock y que sugiere que la vida sobre la Tierra organiza las condiciones climáticas para favorecer su propio desarrollo.
