Geosistema

Modelo teórico del paisaje. Teoría general de sistemas. Leyes de energía. Caracter multivariable. Caracter global. Relaciones. Interfases. Interfacies. Comportamiento. Dinámica. Desarrollo bioenergético. Ciudad

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El Geosistema, modelo teórico del paisaje.

Modelo : reproducción, naturalmente modificada, del fenómeno objeto de estudio-. Cuando tratamos dde reproducir fenómenos de la superficie terrestre, sabemos que estos funcionan mediante relaciones de causa- efecto que pueden formalizarse matemáticamente, y que, por tanto, podemos obtener de ellos un modelo matemático que reproduzca las características de su funcionamiento, de la interacción entre susu partes, y que permita construir modelos mecánicos. Un sistema social, sin embargo presenta unas relaciones que no obedecen a leyes precisas de causalidad , sino a leyes estáticas, por lo que su comportamiento sólo será predecible de forma probabilística .

A veces los modelos pueden ser de tipo mixto, los cuales , al reproducir sistemas muy complejos, obligan a una gran simplificación.

Los modelos pueden clasificarse en:

  • Descriptivos : representan la realidad observada.
  • Normativos: representan lo que debería ser el fenómeno objeto de estudio de acuerdo a unas normas.
  • Dinámicos: tienen en cuenta la evolución en el tiempo y espacio
  • Estáticos: no tienen en cuenta la evolución en el tiempo y espacio.
  • Icónicos , representación a escala o análogos(guardan relaciones de características solamente análogas).

La teoría general de sistemas.

La teoría general de sistemas trata de las propiedades y leyes de los sistemas , y se basa en la teoría estructuralista .

Un sistema se puede definir como un modelo consistente en un conjunto de elementos en interacción.

Clases de sistemas

En relación con la entrada y salida de energía :

  • Abiertos: se produce una entrada de estímulos del exterior (energía, materia) que los mantienen a un determinado nivel de funcionamiento. A esta categoría pertenecen prácticamente todos los sistemas naturales y sociales.
  • Cerrados: no existe ninguna aportación externa de materia y el sistema se desarrolla exclusivamente al intercambio de energía.
  • Aislados: no existe con el exterior ningún intercambio de materia y energía.

Los estímulos que entran en un sistema abierto constituyen la energía empleada o almacenada. Un sistema abierto necesita un suministro de energía para el mantenimiento del sistema y para poder llegar a un estado más o menos estable en el que la importación y la exportación de energía y de materia se encuentre totalmente expensas.

Las leyes de la energía

Sabemos que en todos los sistemas cerrados existe una pérdida de energía hacia el exterior, hacia el medio que le rodea, a través de las paredes de contacto. En caso de que no fuera así y el sistema fuera aislado a partir de este estado uniforme de temperatura dejaría de existir todo tipo de reacción intercambio o interacción, a no ser que el sitema se transforme en abierto o por lo menos en cerrado, y se aportada nueva energía.

En general, todo sistema bioquímicos tiende a un estado uniforme en el que el intercambio e interacciones tienden a hacerse mínimos.es el momento en el que la entropía aumenta al máximo.

Sistema abierto dinámico: el cual presenta una organización que permite entradas y salidas de materia y energía constantes, y por consiguiente, su estabilida.

Parece claro que una misma cantidad de energía no puede ser usada de igual manera dos veces consecutivas. Siempre que la energía tiene alguna interacción con la materia, resulta algo modificada, degradada, y por consiguiente queda alguna señal;efectivamente, la materia conserva esta señal de la interacción, se registra un aumento de entropía (degradación de la energía)dicha señal corresponde a la denominada información.

Cualquier interacción o intercambio entre dos entidades diferentes conduce a un aumento desigual de la información útil. Se da un mayor aumento de información utilizable precisamente en aquellas organizaciones que ya disponen de mayor cantidad de información , es decir, la cantidad de información crece a velocidades diferentes.

Información: capacidad de adelantarse a su futuro, lo que le da la medida de su supervivencia.

Los principios básicos de los sistemas según la teoría general

Estos principios se pueden aplicar a todos los sistemas en conjunto

  • Carácter multivariable: el número de variables de un sistema es enormemente elevado, y aumenta en relación con el nivel de integración. En el caso del geosistema, que representa el nivel más alto, el número de variables es también el más elevado, y se impone la necesidad de elegir entre ellas. Las variables se escogen en función de la información de la que se dispone.

Un sistema se puede representar gráficamente como un conjunto de elementos o variables interactuales entre los que se consideran sus relaciones fundamentales.

  • Carácter global o total: nunca un sistema será la suma de sus elementos. Esta unidad o globalidad se mantiene gracias a la acción recíproca de los elementos y partes competentes.

El sistema aparece estructurado por niveles: los niveles de organización conducen a sistemas de orden diferente , más o menos complejos. Cada uno de los elementos componentes se se encuentra organizado a su vez como otro sistema más simple, y éste por otros, etc.. de esta forma, aparece dentro del sistema el concepto de jerarquización en relación con el grado de complejidad de los elementos constituyentes.

  • Los sistemas son dinámicos: los sistemas abiertos, en relación con una determinada energía que incide desde el exterior, presentan un carácter dinámico. Este dinamismo mantiene varias formas de entrada y salidas de materia y energía que afectan directamente a unos determinados elementos y relaciones, e indirectamente a todo el sistema, y desencadenan un conjunto de cambios y modificaciones.

Las principales relaciones dentro de un sistema

  • Relaciones directas: consistentes en la influencia unilateral de un elemento sobre otro. Se originan cuando la modificación de un elemento causa la modificación del otro.ej: el aumento de la cantidad de precipitaciones aumenta el caudal de agua.

Cuando el incremento de un elemento implica la disminución del otro se denomina relaciones directas negativas.

  • Relaciones indirectas o inversas: estas relaciones son muy importantes en el funcionamiento de un sistema y constituyen los denominados bucles de retroalimentación . se pueden definir estas relaciones como aquellas acciones de un elemento sobre otro que implican a su vez que este último actúa sobre el primero. Pueden ser positivas o negativas:
  • Positivas: todas las relaciones son del mismo signo, positivo o negativo.
  • Negativas: entre los signos positivos aparece un número impar de signos negativos.

Estas relaciones representan un mayor grado de complicación. Pueden existir multitud de casos. Ej: todos los signos son positivos: el aumento del descubrimiento vegetal, que conduce a un aumento de la estabilidad del suelo y , esta misma estabilidad influye un mejor desarrollo del tapiz vegetal.

Signos positivos y un número par de negativos: influencia de la pendiente sobre la erosión del suelo, que destruye la vegetación, y ésta a su vez, al disminuir deja el suelo al descubierto y , por consiguiente contribuye a un aumento de la erosión.

Interacciones negativas: regiones polares y pluviosidad. Al aumentar la lluvia en estas regiones tan frías aumenta la superficie helada, pero, a su vez, el aumentando esta superficie conduce a l establecimiento de un centro de altas presiones cada vez más importante , lo que frena la pluviosidad.

El Geosistema

Corresponde a la aplicación del concepto sistema y a la concepción sistémica del paisaje. El geosistema, como el ecosistema es una abstracción, u concepto, un modelo teórico del paisaje. El él encontramos todas y cada una de las características que hemos definido como propia de todo sistema. Hay varios tipos d elementos fundamentales que constituyen los subsistemas de primer y segundo orden:

El subsistema abiótico: elementos no dotados de vida, los cuales contribuyen muy particularmente a definir y a estructurar el sistema por ser los elementos más invariables.

Es subsistema biótico: elementos dotados de vida y que presenta con los demás un tipo de interacciones parecidas, ya que forma parte de la cadena trófica.

El subsistema organizado por el hombre: ser dotado de inteligencia y capacidad de reflexión , es decir, el subsistema antrópico constituidos por los artefactos necesarios para la vida económica y social.

Entre estos subsistemas aparecen las correspondientes zonas de transición denominadas interfases y interfacies. los más importantes son los formados entre el subsistema abiótico y el biótico (subsistema edáfico) y el establecido entre el conjunto de de subsistemas naturales u el socioecinómoco o antrópico(subsistema intemedio o interfase denominado agrosistema o subsistema agrario).

La energía del geosistema.

La energía la denominamos exógena (posee de la tierra). La energía que estra en el geosistema lo pone en funcionamiento. El origen de esta energía es muy diverso.

Una parte procede del exterior de la tierra: energía solar.

Procendentes de la Luna : mareas.

Se originan en la propia tierra: fuerza de gravedad, la procendente de la desintegración de minerales radiactivos, y la orogénica.

De todas ellas las más transcendentes son la enrgía solar y la gravitacional.

La energía solar se manifiesta directamente, e indirectamente a través de complejos procesos atmosféricos como el calentamiento de territorio por el calor transportado por las masas de aire a distinta temperatura . las radiaciones solares no son uniformes ya que existen distintas longuitudes de ondas que pueden ir desde una longuitud muy corta , a la radiación de onda larga.

La radiación solar no se reparte de manera uniforme sobre la superficie terrestre . la cantidad de energia solar que alcanza un punto determinado depende de 2 factores:

Ángulo de incidencia de los rayos solares: explica las diferencias climáticas entre latu¡itudes bajas y altas solanas y umbrías, etc.

La transmisión a través de la atmósfera: la atmósfera es opaca de forma permanente a determinadas longuitudes de onda debido a la presencia de algunos tipos de gases . los principales gases son: ozono, oxígeno, dióxido de carbono y vapor de agua. Este hecho ocasiona que una parte importante del espectro de la radiación solar quede eliminado y que las radiaciones útiles desde el punto de vista energético que den reducidas a las denominadas ventanas espectrales de la no radiación.

Además, la tierra pude recibir otro tipo de energía no procedente del sol como pueden ser las del movimiento de masas de aire a diferentes temperatura , la mecánica del viento o la cinética en relación con el movimiento de agua.

La entrada de estas energías influye enormemente en la evolución del geosistema, ya que , por ejemplo, la mayor parte de la erosión puede atribuirse a la energía cinética

La energía gravitacional interviene sobre los diferentes elementos del medio físico como la tendencia a igualar las diferencias. Actúa como una energía potencial, tanto más activa en el relieve cuanto los sectores más elevados se encuentren más próximos a los más bajos.

El potencial energético natural de la tierra está formado por los siguientes elementos:

Entrada constante de energía en el geosistema en forma de radiación solar(R).

Entrada de energía a partir del interior de la tierra(T).

Disposición de la energía potencial en el sistema supeditada a las leyes de la gravedad(G).

Disponibilidad de la energía acumulada en las masas de los diferentes tipos de cuerpos como resultado de los procesos orogénicos, biológicos y edáficos.

Este potencial energético natural de los geosistemas sería por consiguiente:

P=R +T+G+B

Todos los tipos de energía sometidos a la ley de la equivalencia se transforman de forma gradual en energía calorífica.

La energía que se utiliza en el geosistema representa tan solo el 43% de la energía que entra. El 57%es energía que por diferentes mecanismos es devuelta a la atmósfera o al Cosmos sin producir ninguna acción directa en el geosistema. La transformación de gran pate de la energía salar en calorífica guarda relación con el calentamiento y traslado de la masa de aire y de agua en la atmósfera y en la superficie de la tierra .

Estructura vertical y horizontal del Geosistema

Es geosistema es una estructura con doble eje: vertical y horizontal.

Entendemos aquí por estructura la interdependencia relativa de determinadas características en relación a su funcionamiento. El Geosistema está formado por distintos gehorizontes, los cuales interaccionan entre sí para poder así estudiar el sistema en conjunto.

Repartición de la masa en el geosistema.

Se considera al límite superior del geosistema para el cálculo de la masa aquel punto de la atmósfera que ya no experimenta ninguna alteración o consecuencia de los elementos del geosistema, y el límite interior aquel en el cual ya no se experimenta ninguna variación térmica a consecuencia de la energía exterior.

A cada tipo de geosistema corresponde una determinada repartición:

La litomasa o litología: se encuentra básicamente en el suelo y en la roca, pero no se puede olvidar que existe una cierta cantidad en el aire y en la misma vegetación. Se puede considerar dentro de la litomasa la parte de la fitomasa más rica en elementos minerales (mineralomasa). La distribución de esta parte depende de 3 factores: la riqueza de la mineralomasa de los elementos vegetales , la parte relativa de estos elementos y la cantidad de fitomasa en el perfil.

La aeromasa: representa una repartición menos variable. Por encima del suelo depende básicamente de la temperatura y de la humedad. La aeromasa presenta aquí una curva prácticamente vertical. Una parte relativa importante se encuentra en el suelo en función de la porosidad del mismo y de la cantidad de agua que ocupa los poros.

La hidromasa: presenta fuertes variaciones tanto en el aire (humedad) como en la superficie en el suelo y en la profundidad.

En la biomasa: cuyo estudio de repartición ha sido iniciado por los biólogos y ecólogos no se hallan, no obstante, fácilmente ejemplos de repartición vertical. Su característica propia es que su perfil varía mucho de un geosistema a otro y también en un mismo geosistema.

  • Los geohorizontes

Las masas pueden servir también no sólo para ddefinir un elemento sino también los gehorizontes que integran todos los componentes(aeroma, biomasa…), los cuales están directamente relacionados con los procesos de funcionamiento de los geosistemas.

  • Las geofacies

La estructura horizontal de un geosistema está constituida por un mosaico de geofacies, cada una de las cuales presenta una secuencia de gehorizontes determinada. Esta estructura presenta las variaciones propias de los diferentes estados en relación con determinadas entradas de energía. La disminución o entrada de otras energías conduce a la formación de facies, mientras que la desaparición de estas energías conduce a la homogenización de todo el sistema.

Estados del geosistema

Cada geosistema se define por una sucesión de estados que cambian a lo largo del año. Cada estado corresponde a una estructura y un funcionamiento. Los estados del geosistema pueden clasificarse en 3 grandes grupos basados en la duración de los mismos: de corta, media y larga duración.

  • Estado de corta duración: son los que se observan en periodos de menos de 24h. intervienen en ellos fundamentalmente los componentes que experimentan cambios de alta frecuencia, como los parámetros de la aeromasa. Pueden ser por ejemplo: cambios meteorológicos como la lluvia, modificaciones en las latitudes medias a lo largo del día y de la noche.
  • Estados de duración mediana: presentan un tiempo característico comprendido entre 24h y un año. Dentro de ellos encontramos los estados vinculados a la circulación atmosférica general (altas presiones o bajas tª)y los estados vinculados a diferentes fases estacionales, al ciclo anual…
  • Estado de larga duración: corresponden a un periodo que varía desde más de un año hasta varios miles. Se hallan vinculados a los factores que presentan variaciones de balas o madianas frecuencias. Dentro de ellos se pueden distinguir los correspondientes alos ciclos de la actividad solar o a la evolución de la cobertura vegeta, entre otros.

Los estados del geosistema pueden también clasificarse por su vinculación a las situaciones meteorológicas o por los cambios de funcionamiento de los gehorizontes y geofacies.

El comportamiento del geosistema

Si analizamos la sucesión de los diferentes estados de un geosistema se puede demostrar que este se modifica cada año, pero conserva sus características principales.

Denominamos comportamiento del geosistema a la sucesión de los diferentes estdos, la cual define en este aspecto al propio geosistema.

Se puede considerar 3 tipos fundamentles de paso de un estado a otro:

  • Paso simple de un estado a otro.
  • Paso de un esado a otro con inercia.
  • Paso complejo de un estado a otro.

La dinámica del geosistema

Denominamos sucesión del geosistema al proceso ordenado de los elementos y las estructuras hacia un determinado equilibrio y estabilidad dinámica. La tasa de cambio y el límite de desarrollo vienen determinados por los elementos abióticos o por la energía. El estado final presenta un máximo de biomasa en los sistemas naturales, y de nivel de la vida en los antrópicos, y , en ambos la máxima estabilidad.

El desarrollo bioenergético

Mientras la producción sea superior a la reproducción, la biomasa(B) se acumula en el sistema de tal forma que la relación P/R tenderá adecrecer, la biomasa mantenida por unidad de flujo de energía(E) tenderá a aumentar y la relación B/E será cada vez mayor mientras que la producción neta tenderá a disminuir.

  1. El total de biomasa del geosistema aumenta en todos los gehorizontes que contienen biomasa: la vegetación se hace más importante , la microflora y la microfauna del duelo experimenta también un desarrollo y aumenta la proporción de humus.
  2. Las especies, tanto vegetal como animal, tienden a aumentar.
  3. Los elementos químicos y bioquímicos siguen un proceso semejante, esdecir, su diversidad va aumentando.
  4. La estratificación y heterogenidad espacial se hacen cada vez más complejas a medida que la sucesión va evolucionando.
  5. El tamaño de los organismos tiende a aumentar , y alcanzar el máximo en el momento de mayor desarrollo , al final de la evolución.
  6. La pérdida de litomasa tiende a disminuir hasta que el ciclo de los minerales se cierra.
  7. El intercambio de elementos nutritivos entre los organismos y el suelo, que en un principio era muy rápido , va haciéndose cada vez más lento.

El geosistema cuidad y su evolución

El nacimiento, crecimiento y desarrollo de una cuidad depende básicamente de la aplicación de nueve fuerzas o energías:

  • Las fuerzas de la gravedad
  • Las fuerzas biológicas y fisiológicas
  • Las fuerzas sociales.
  • Las fuerzas del movimiento.
  • Las fuerzas de seguridad.